JavaSE 学习笔记04丨异常

Chapter 9 异常

异常：指程序在执行过程中，出现的非正常的情况，最终导致JVM非正常停止。

在Java等面向对象的编程语言中，异常是一个类，所有异常都是发生在运行阶段的（因为也只有程序运行阶段方可new 对象），产生异常其实就是创建异常对象。而Java处理异常的方式为中断处理。

9.1 异常体系

如下的UML图关于异常的继承结构，异常的根类为java.lang.Throwable（顾名思义，所有异常均可抛出），其下有两个子类：java.lang.Error 与 java.lang.Exception。而我们平常所说的异常指的是后者。

错误（Error）：Java程序运行过程中若发生错误，则无法恢复，只能够退出。
编译时异常（CheckException，或称受控异常、检查异常）：出现了这种类型的异常必须显式地处理，若不处理则Java程序将无法编译通过。
运行时异常（RuntimeException，或称UncheckedException，未检查异常，非受控异常）：此种异常发生几率低，可以不用显式地处理（eg: 算术异常），也能够编译通过。

异常信息的获取：

Throwable类中定义了一些查看方法：

public String getMessage()：获取异常的描述信息与原因，多用于向用户提示错误的原因。
public void printStackTrace()：打印异常的跟踪栈信息并输出至控制台。（开发与调试阶段常用）

9.2 异常处理机制

Java异常的作用是增强程序健壮性。

9.2.1 声明异常throws

Java的一个方法不仅需要告诉编译器将要返回什么值，还需要告诉编译器有可能发生什么错误。

一个方法必须声明所有可能抛出的已检查异常(CheckedException)，而未检查异常要么是不可控制的Error，要么是应该避免发生的未检查异常(RuntimeException)。

故，方法应在其首部用throws声明可能发生的异常（但不一定会发生），其格式为：

修饰符返回值类型方法名(参数) throws 异常类名1, 异常类名2 ...{ }

例如：public FileInputStream(String name) throws FileNotFoundException

这个声明表示该构造器由String参数产生一个FileInputStream对象，但也有可能抛出一个FileNotFoundException类对象。若该方法真的抛出了这样一个异常对象，运行时系统就会开始搜索异常处理器，以便知道如何处理FileNotFoundException对象。

在Java中，没有throws说明符的方法将不能抛出任何已检查异常，它是可以单独使用的。一旦对该方法进行throws声明，必须交由调用该方法的上一级方法的语句来处理（捕获或继续声明），若调用者不进行处理，编译一般不能通过！

运行时异常被抛出可以不处理，即允许不捕获也不声明抛出。

注意：Java中异常发生后若一直往上抛，最终抛给main方法，main方法继续向上抛，抛给调用者JVM，JVM知道这个异常发生后会终止Java程序运行。

9.2.2 抛出异常throw

在Java中，提供throw关键字，用在方法内，抛出一个异常对象，将该异常对象传递到调用者处，并直接结束当前方法的执行。

格式为throw new 异常类名(参数); 或者 异常类异常对象名 = new 异常类名(参数); throw 异常对象名。

String readData(Scanner in) throws EOFException{ //声明可能出现的异常
    //...
    while(...){
        if(!in.hasNext()){
            ...
            if(n < len) throw new EOFException(); //创建异常对象，并将其抛出
        }
    }
    return s;
}

抛出异常的4种情况：

调用一个抛出已检查异常的方法，例如，FileInputStream 构造器。
程序运行过程中发现错误，并且利用 throw 语句抛出一个已检查异常。
程序出现错误。例如，a[-1] = 0;。
Java虚拟机和运行时库出现的内部异常。

一般而言，throw语句不能单独使用，它应与throws声明配套使用。

我们一般是使用一次捕获多次处理方式，格式如下：

try{
    //编写可能会出现异常的代码
} catch(异常类型A e){
    //处理A类型异常
} catch(异常类型B e){
    //处理B类型异常
}

注意，这种异常处理方式，要求多个catch中异常不能相同，且catch中的多个异常之间有子父类异常的关系，那么子类异常要求在上面的catch处理，父类异常在下面的catch处理。

9.2.3 捕获异常try-catch

捕获异常：Java中对异常有针对性的语句进行捕获，可以对出现的异常进行制定方式的处理。要想捕获一个异常，必须设置try...catch语句块。语法格式如下：

try{
    //编写可能产生异常的代码。（一般调用方法，该方法声明了异常并能够对异常抛出）
} catch(异常类型 异常名){
    //处理异常的代码：记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}

如果在try语句块中任何代码抛出一个在catch子句中说明的异常类，那么：

程序将跳过try语句块的其余代码；

程序将执行catch子句中的处理器代码。

举例如下：

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) {
        try{ 
            read(b.txt);
        } catch(FileNotFoundException e){ 
            System.out.println(e); //try中抛出的是什么异常，在括号中就定义什么异常类型
        }
        System.out.println("Over!");;
    }
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException{
        if(!path.equals("a.txt")){
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

9.2.4 finally 代码块

当代码抛出一个异常时，就会终止方法中剩余代码的处理，并退出这个方法的执行。当我们在try语句块中打开一些物理资源（磁盘文件/网络连接/数据库连接等），我们需要在使用完之后关闭已打开的资源。注意，finally不能单独使用。

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) {
        try{
            read(b.txt);
        } catch(FileNotFoundException e){
            System.out.println(e); //try中抛出的是什么异常，在括号中就定义什么异常类型
        } finally {
            System.out.println("不管程序如何，我会被执行的~");
        }
        System.out.println("Over!");;
    }
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException{
        if(!path.equals("a.txt")){
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

finally子句中的代码是一定会执行的！如果try语块有返回值，finally子句也会执行完再最后返回（除非使用System.exit(0);则会中断finally子句的执行）

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) {
        int f = Judge();
        System.out.println(f);
    }
    public static int Judge() {
        try{
            System.out.println("11111");
            return 0;
        } finally {
            System.out.println("233333");
        }
    }
}

finally语句块设计的目的仅是为了让方法执行一些重要的收尾工作，而不是用来计算返回值的，故在finally语句块中修改返回值是无效的！同时不建议在finally语句块中返回一些值。

关于final、finally、finalize的区别

final 属于关键字，其修饰的类无法继承、修饰的方法无法覆盖、修饰的变量不能重新赋值。
finally 属于关键字，与try...catch联合使用，finally语句块中的代码是必须执行的。
finalize 标识符，是一个Object类中的方法名，该方法是由垃圾回收器GC负责调用。

9.3 自定义异常

在实际开发中总是有些异常情况是SUN没有定义的，根据自己业务的异常情况来定义异常类。

自定义异常类的方式：

自定义一个编译时异常类：自定义类，并继承于java.lang.Exception
自定义一个运行时期的异常类：自定义类，并继承于java.lang.RuntimeException

习惯上，定义的类应包含两个构造器，一个是默认无参构造器，另一个是带有详细描述信息的构造器。

public class RegisterException extends Exception{
    public RegisterException(){ //无参构造
    }
    public RegisterException(String message){
        super(message); //超类Throwable的toString方法将会打印出这些详细信息，调试中有用。
    }
}