Java异常处理

异常的介绍和体系结构

异常介绍

• 指的是程序在编译或执行过程中，出现的非正常的情况（错误）
  • ArrayIndexOutOfBoundsException：索引越界异常
  • ClassCaseException：类型转换异常
  • NullPointerException：空指针异常
• 注意：语法错误，不是异常

异常体系

Java中所有的异常和错误的父类是Throwable，它的两个子类为Error和Exception

Error：

• 严重级别问题
• 常见的有栈内存溢出（StackOverflowError），堆内存溢出（OutOfMemoryError）

Exception：

• RuntimeException及其子类：运行时异常
  • 数组索引越界异常、空指针异常、类型转换异常都属于运行时异常
  • 编译阶段没有错误，运行时可能会出现错误。这种错误通常都是程序员代码不严谨造成的
• 除RuntimeException之外的所有异常：编译时异常
  • 编译阶段就出现的错误。主要起到提醒作用

异常的默认处理流程

示例：

package com.norlcyan.exception;

public class ExceptionDemo01 {
    /*
        异常默认的处理方式：向上抛出
    */
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("main start...");
        method();           // ③ main方法接收到异常对象，继续向上抛出 new ArithmeticException();
                            // ④ JVM虚拟机接收到异常对象，将异常的错误信息打印在控制台，将程序停止
        System.out.println("main end...");
    }

    private static void method() {
        System.out.println("method start...");
        int i = 1 / 0;      // ① 会在出现异常的位置，创建一个异常对象 new ArithmeticException();
                            // ② 将异常对象向上抛出，抛给main方法
        System.out.println("method end...");
    }
}

处理流程图：

异常处理方式

try…catch

• 能够抛出的异常对象捕获，然后执行异常的处理方案

• 好处：程序不会直接停止，而是执行异常的处理方案、

• 格式：

  try {
  	可能会出现异常的代码
  } catch (异常类型1 变量) {
  	处理异常的方案
  }

• 示例：

  public class ExceptionDemo02 {
      public static void main(String[] args) {
          System.out.println("开始");
          try {
              int i = 1 / 0;
          } catch (ArithmeticException e) {
              System.out.println("[" + e + "] 捕获了异常...");
              System.out.println("异常原因：" + e.getMessage());
              e.printStackTrace();    // 输出详细异常信息，不会中断程序执行
          }
          System.out.println("结束");
      }
  }

异常的所有方法都在父类Throwable中实现了，并且只需要记住两个方法

getMessage：获取到发生异常的原因

printStackTrace：输出详细异常信息，不会中断程序异常

当异常对象不匹配catch中的类型时，是不会执行异常处理方案的。当需要捕获多种异常时，可以创建多个catch语句或使用异常类型分隔符：

try {
    int[] arr = null;
    System.out.println(arr[10]);
} catch (ArithmeticException e) {
    System.out.println(e.getMessage());
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
    System.out.println(e.getMessage());
} catch (NullPointerException e) {
    System.out.println(e.getMessage());
}

// 也可以简写成：
try {
    int[] arr = null;
    System.out.println(arr[10]);
} catch (ArithmeticException | ArrayIndexOutOfBoundsException | NullPointerException e) {
    System.out.println(e.getMessage());
}

当使用异常类型分隔符时，最终编译的字节码文件中会转换为多个catch

如果异常类型为Exception（所有异常的父类），那么要在最后catch，使用异常类型分隔符也必须只能是兄弟类型

throws抛出

• throws：用在方法上，作用是声明，声明这个方法中的异常是抛出处理
• 格式：public void method() throws 异常1, 异常2, 异常3 ... {}

示例：

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;

public class ExceptionDemo05 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        method();
    }

    public static void method() throws FileNotFoundException, ClassNotFoundException {
        System.out.println("开始");
        FileReader fr = new FileReader("D:\\abc.txt");
        System.out.println("结束");

        Class.forName("com.norlcyan.exception.Student");
    }
}

// 在继承关系中，子类重写父类方法，不能抛出父类中不存在的，或者比父类更大的异常
class Fu {
    public void show() throws Exception {
        System.out.println("Fu...Show...");
    }
}

class Zi extends Fu{
    @Override
    public void show() throws FileNotFoundException, ClassNotFoundException {
        FileReader fr = new FileReader("D:\\abc.txt");
        Class.forName("com.norlcyan.exception.Student");
    }
}

当某个方法抛出了异常，那调用这个方法的方法也需要抛出异常，且类型大小不能低于（>=）被调用方法的异常

当某个子类中重写后的成员方法抛出了异常，那它的父类也方法也需要抛出异常，且子类异常类型不能大于（<=）父类异常

throw关键字

这是用于抛出异常的关键字，使用方式就是throw new Exception(...)，理解为抛出创建的异常对象

比如，当创建学生对象时，需要对年龄进行负数判断：

public void setAge(int age) throws Exception {
	if (age >= 0 && age <= 100) {
		this.age = age;
	} else {
		throw new Exception("年龄有误...");
	}
}

try…catch…和throws

使用思路：当问题需要暴露给开发者时，优先使用throws。需要将问题捕获，且不影响程序运行，就选择try…catch

自定义异常

创建自定义异常，可以更加精准的捕获异常

自定义异常分类：

1. 自定义编译时异常：
   • 定义一个异常类继承Exception
   • 重写构造器
2. 自定义运行时异常：
   • 定义一个异常类继承RuntimeException
   • 重写构造方法

示例：

public class StudentAgeException extends Exception{
    public StudentAgeException() {
    }

    public StudentAgeException(String message) {
        super(message);
    }
}

抛出异常

public void setAge(int age) throws StudentAgeException {
    ...;
    throw new StudentAgeException("...")
}

捕获异常

try {
	...
} catch (StudentAgeException e) {
	...
}

编译时异常（检查异常）- 必须声明throws

运行时异常（非检查异常）- 不需要声明throws

自定义异常的选择

场景	异常类型	是否需要throws
业务逻辑异常	Exception	✅ 必须声明
可恢复异常	Exception	✅ 必须声明
外部资源异常	Exception	✅ 必须声明
编程错误	RuntimeException	❌ 不需要声明
系统错误	RuntimeException	❌ 不需要声明
违反契约	RuntimeException	❌ 不需要声明