JavaSE—–认识异常【详解】

目录

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一.异常的概念与体系结构：

1.1异常的概念：

在生活中，一个人表情痛苦，出于关心，可能会问：你是不是生病了，需要我陪你去看医生吗？

在程序中也是一样，程序猿是一帮办事严谨、追求完美的高科技人才。在日常开发中，绞尽脑汁将代码写的尽善尽美，在程序运行过程中，难免会出现一些奇奇怪怪的问题。有时通过代码很难去控制，比如：数据格式不对、网络不通畅、内存报警等。 🧐🧐🧐在Java中，将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常

具体来说：

😀😀😀异常指不期而至的各种状况，如：文件找不到、网络连接失败、非法参数等。异常是一个事件，它发生在程序运行期间，干扰了正常的指令流程。Java通 过API中Throwable类的众多子类描述各种不同的异常。因而，Java异常都是对象，是Throwable子类的实例，描述了出现在一段编码中的错误条件。当条件生成时，错误将引发异常。

1.2一些常见的异常：

 ①.算术异常:

 ②.数组越界异常：

 ③.空指针异常：

从上述过程中可以看到，👌👌java中不同类型的异常，都有与其对应的类来进行描述。

1.3异常的体系结构：

 从上图中我们可以看出：

• 🐻🐻🐻Throwable：是异常体系的顶层类，其派生出两个重要的子类, Error 和 Exception
• 🐻🐻🐻Error：指的是Java虚拟机无法解决的严重问题，比如：JVM的内部错误、资源耗尽等，典型代表： StackOverflowError和OutOfMemoryError，一旦发生回力乏术。
• Exception：异常产生后程序员可以通过代码进行处理，使程序继续执行。

1.4异常的分类：

通常，Java的异常(包括Exception和Error)分为可查的异常（checked exceptions）和不可查的异常（unchecked exceptions）。

🦉🦉🦉可查异常（编译器要求必须处置的异常）：正确的程序在运行中，很容易出现的、情理可容的异常状况。可查异常虽然是异常状况，但在一定程度上它的发生是可以预计的，而且一旦发生这种异常状况，就必须采取某种方式进行处理。

 🦉🦉🦉不可查异常(编译器不要求强制处置的异常):包括运行时异常（RuntimeException与其子类）和错误（Error）。

异常可能在编译时发生，也可能在程序运行时发生，根据发生的时机不同，可以将异常分为：

①.🧐🧐运行时异常（RuntimeException）：

在程序执行期间发生的异常，称为运行时异常，也称为非受检查异常(Unchecked Exception) RunTimeException以及其子类对应的异常，都称为运行时异常。比如：NullPointerException、 ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException。(上面的常见异常例子)

②.🧐🧐编译时异常，又称检查异常（Checked Exception）：

是RuntimeException以外的异常，类型上都属于Exception类及其子类。从程序语法角度讲是必须进行处理的异常，如果不处理，程序就不能编译通过。如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常，一般情况下不自定义检查异常。

二.异常的处理机制：

🧐🧐🧐在 Java 应用程序中，异常处理机制为：抛出异常，捕捉异常。

 抛出异常和捕捉异常

• 🦉🦉🦉 抛出异常：当一个方法出现错误引发异常时，方法创建异常对象并交付运行时系统，异常对象中包含了异常类型和异常出现时的程序状态等异常信息。运行时系统负责寻找处置异常的代码并执行。
• 🦉🦉🦉 捕获异常：在方法抛出异常之后，运行时系统将转为寻找合适的异常处理器（exception handler）。潜在的异常处理器是异常发生时依次存留在调用栈中的方法的集合。当异常处理器所能处理的异常类型与方法抛出的异常类型相符时，即为合适 的异常处理器。运行时系统从发生异常的方法开始，依次回查调用栈中的方法，直至找到含有合适异常处理器的方法并执行。当运行时系统遍历调用栈而未找到合适 的异常处理器，则运行时系统终止。同时，意味着Java程序的终止。

2.1 抛出异常：

在编写程序时，如果程序中出现错误，此时就需要将错误的信息告知给调用者，比如：参数检测。 在Java中，可以借助throw关键字，抛出一个指定的异常对象，将错误信息告知给调用者。具体语法如下：

 举个例子：

public class TestException {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3};
        getElement(array,3);
    }
    public static int getElement(int[] array,int index){
        if(array == null){
              //在方法体内部抛出异常
            throw new NullPointerException("传递的数组为null");
        }
        if(index < 0 || index >= array.length){
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的数组下表越界");
        }
        return array[index];
    }
}

运行结果（这里取了不存在的数组下标，抛出数组越界异常）：

🧐!!!抛出异常的注意事项：

• 🐞🐞🐞throw必须写在方法体内部
• 🦉🦉抛出的对象必须是Exception 或者 Exception 的子类对象
• 🦉🦉如果抛出的是 RunTimeException 或者 RunTimeException 的子类，则可以不用处理，直接交给JVM来处理
  • 🦉🦉如果抛出的是编译时异常，用户必须处理，否则无法通过编译
  • 🐞🐞🐞异常一旦抛出，其后的代码就不会执行

  2.2异常的捕获：

  🐻🐻🐻处在方法声明时参数列表之后，当方法中抛出编译时异常，用户不想处理该异常，此时就可以借助throws将异常抛给方法的调用者来处理。即当前方法不处理异常，提醒方法的调用者处理异常。

语法格式：

语法格式：
修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws 异常类型1，异常类型2...{
}

举个例子：

class Person implements Cloneable{
    String name;
    int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
public class TestException {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{
        Person person = new Person("坤坤",18);
        Person person1 = (Person)person.clone();
        System.out.println(person1);
    }

}

运行结果：

🐻🐻🐻 调用声明抛出异常的方法时，调用者必须对该异常进行处理，或者继续使用throws抛出

注意事项：

• 🐞🐞🐞throws必须跟在方法的参数列表之后
• 🐞🐞🐞声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类
• 🐞🐞🐞方法内部如果抛出了多个异常，throws之后必须跟多个异常类型，之间用逗号隔开，如果抛出多个异常类型 具有父子关系，直接声明父类即可。

 2.3try-catch-（finally）捕获并处理：

🧐🧐🧐throws对异常并没有真正处理，而是将异常报告给抛出异常方法的调用者，由调用者处理。如果真正要对异常进行处理，就需要try-catch。 try-catch语法格式：

    try {
			// 可能会发生异常的程序代码
		} catch (Type1 id1) {
			// 捕获并处理try抛出的异常类型Type1
		} catch (Type2 id2) {
			// 捕获并处理try抛出的异常类型Type2
		} finally {
			// 无论是否发生异常，都将执行的语句块
		}

// 后序代码
// 当异常被捕获到时，异常就被处理了，这里的后序代码一定会执行
// 如果捕获了，由于捕获时类型不对，那就没有捕获到，这里的代码就不会被执行

 try-catch-finally 规则(异常处理语句的语法规则）：

• 🐞 必须在 try 之后添加 catch 或 finally 块。try 块后可同时接 catch 和 finally 块，但至少有一个块。
• 🐞必须遵循块顺序：若代码同时使用 catch 和 finally 块，则必须将 catch 块放在 try 块之后。
• 🐞一个 try 块可能有多个 catch 块。若如此，则执行第一个匹配块。即Java虚拟机会把实际抛出的异常对象依次和各个catch代码块声明的异常类型匹配，如果异常对象为某个异常类型或其子类的实例，就执行这个catch代码块，不会再执行其他的 catch代码块

举个例子：

public class TestException {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int[] array = null;
            System.out.println(array.length);
        }catch (ArithmeticException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("处理ArithmeticException异常....");
        }catch (NullPointerException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("处理NullPointerException异常....");
        }finally {
            System.out.println("finally中的代码一定会执行~");
        }
        System.out.println("后续代码程序继续执行.....");
    }
}

运行结果（抛出空指针异常）：

🧐🧐try-catch-finally语句块执行

 2.4Throwable类中的常用方法:

注意：catch关键字后面括号中的Exception类型的参数e。Exception就是try代码块传递给catch代码块的变量类型，e就是变量名。catch代码块中语句”e.getMessage();”用于输出错误性质。通常异常处理常用3个函数来获取异常的有关信息:

• getCause()：返回抛出异常的原因。如果 cause 不存在或未知，则返回 null。
•  getMeage()：返回异常的消息信息。
• printStackTrace()：对象的堆栈跟踪输出至错误输出流，作为字段 System.err 的值。

三.自定义异常：

Java 中虽然已经内置了丰富的异常类, 但是并不能完全表示实际开发中所遇到的一些异常，此时就需要维护符合我们实际情况的异常结构实现方法：

• 🐻🐻🐻自定义异常类，然后继承自Exception 或者 RunTimeException
• 🐻🐻🐻实现一个带有String类型参数的构造方法，参数含义：出现异常的原因

举个例子：

import java.lang.Exception;
public class TestException {
    static int quotient(int x, int y) throws MyException { // 定义方法抛出异常
        if (y < 0) { // 判断参数是否小于0
            throw new MyException("除数不能是负数"); // 异常信息
        }
        return x/y; // 返回值
    }
    public static void main(String args[]) { // 主方法
        int  a =3;
        int  b =0;
        try { // try语句包含可能发生异常的语句
            int result = quotient(a, b); // 调用方法quotient()
        } catch (MyException e) { // 处理自定义异常
            System.out.println(e.getMessage()); // 输出异常信息
        } catch (ArithmeticException e) { // 处理ArithmeticException异常
            System.out.println("除数不能为0"); // 输出提示信息
        } catch (Exception e) { // 处理其他异常
            System.out.println("程序发生了其他的异常"); // 输出提示信息
        }
    }

}
class MyException extends Exception { // 创建自定义异常类,继承父类Exception
    String message; // 定义String类型变量
    public MyException(String ErrorMessagr) { // 父类方法
        message = ErrorMessagr;
    }

    public String getMessage() { // 覆盖getMessage()方法
        return message;
    }
}

注意事项：

• 🦉🦉🦉自定义异常通常会继承自 Exception 或者 RuntimeException
• 🦉🦉🦉继承自 Exception 的异常默认是受查异常
• 🦉🦉🦉继承自 RuntimeException 的异常默认是非受查异常

java中常见的异常：

1. runtimeException子类:

•      java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
•     数组索引越界异常。当对数组的索引值为负数或大于等于数组大小时抛出。
•     java.lang.ArithmeticException
•     算术条件异常。譬如：整数除零等。
•     java.lang.NullPointerException
•     空指针异常。当应用试图在要求使用对象的地方使用了null时，抛出该异常。譬如：调用null对象的实例方法、访问null对象的属性、计算null对象的长度、使用throw语句抛出null等等
•     java.lang.ClassNotFoundException
•     找不到类异常。当应用试图根据字符串形式的类名构造类，而在遍历CLASSPAH之后找不到对应名称的class文件时，抛出该异常。
•    java.lang.NegativeArraySizeException  数组长度为负异常
•    java.lang.ArrayStoreException 数组中包含不兼容的值抛出的异常
•    java.lang.SecurityException 安全性异常
•    java.lang.IllegalArgumentException 非法参数异常

2.IOException

• IOException：操作输入流和输出流时可能出现的异常。
• EOFException   文件已结束异常
• FileNotFoundException   文件未找到异常

参考文章：java(3)-深入理解java异常处理机制_java处理异常-CSDN博客 

结语： 写博客不仅仅是为了分享学习经历，同时这也有利于我巩固自己的知识点，总结该知识点，由于作者水平有限，对文章有任何问题的还请指出，接受大家的批评，让我改进。同时也希望读者们不吝啬你们的点赞+收藏+关注，你们的鼓励是我创作的最大动力！