异常

主要内容

异常

第一章异常

1.1 异常概念

异常，就是不正常的意思。在生活中:医生说,你的身体某个部位有异常,该部位和正常相比有点不同,该部位的功能将受影响.在程序中的意思就是：

异常：指的是程序在执行过程中，出现的非正常的情况，最终会导致JVM的非正常停止。

在Java等面向对象的编程语言中，异常本身是一个类，产生异常就是创建异常对象并抛出了一个异常对象。Java处理异常的方式是中断处理。

异常指的并不是语法错误,语法错了,编译不通过,不会产生字节码文件,根本不能运行.

1.2 异常体系

异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题，异常的根类是java.lang.Throwable，其下有两个子类：java.lang.Error与java.lang.Exception，平常所说的异常指java.lang.Exception。

异常体系

Throwable体系：

Error:严重错误Error，无法通过处理的错误，只能事先避免，好比绝症。
Exception:表示异常，异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正，使程序继续运行，是必须要处理的。好比感冒、阑尾炎。

Throwable中的常用方法：

public void printStackTrace():打印异常的详细信息。

包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。
public String getMessage():获取发生异常的原因。

提示给用户的时候,就提示错误原因。
public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。

出现异常,不要紧张,把异常的简单类名,拷贝到API中去查。

简单的异常查看

1.3 异常分类

我们平常说的异常就是指Exception，因为这类异常一旦出现，我们就要对代码进行更正，修复程序。

异常(Exception)的分类:根据在编译时期还是运行时期去检查异常?

编译时期异常:checked异常。在编译时期,就会检查,如果没有处理异常,则编译失败。(如日期格式化异常)
运行时期异常:runtime异常。在运行时期,检查异常.在编译时期,运行异常不会编译器检测(不报错)。(如数学异常)

异常的分类

1.4 异常的产生过程解析

先运行下面的程序，程序会产生一个数组索引越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生的过程。

工具类

public class ArrayTools {
   // 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
   public static int getElement(int[] arr, int index) {
       int element = arr[index];
       return element;
  }
}

测试类

public class ExceptionDemo {
   public static void main(String[] args) {
       int[] arr = { 34, 12, 67 };
       intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
       System.out.println("num=" + num);
       System.out.println("over");
  }
}

上述程序执行过程图解：

! 异常产生过程

第二章异常的处理

Java异常处理的五个关键字：try、catch、finally、throw、throws

2.1 抛出异常throw

在编写程序时，我们必须要考虑程序出现问题的情况。比如，在定义方法时，方法需要接受参数。那么，当调用方法使用接受到的参数时，首先需要先对参数数据进行合法的判断，数据若不合法，就应该告诉调用者，传递合法的数据进来。这时需要使用抛出异常的方式来告诉调用者。

在java中，提供了一个throw关键字，它用来抛出一个指定的异常对象。那么，抛出一个异常具体如何操作呢？

创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写)。
需要将这个异常对象告知给调用者。怎么告知呢？怎么将这个异常对象传递到调用者处呢？通过关键字throw就可以完成。throw 异常对象。

throw用在方法内，用来抛出一个异常对象，将这个异常对象传递到调用者处，并结束当前方法的执行。作用:可以使用throw关键字在指定的方法中抛出指定的异常使用格式: throw new xxxException("异常产生的原因"); 注意: 1.throw关键字必须写在方法的内部 2.throw关键字后边new的对象必须是Exception或者Exception的子类对象 3.throw关键字抛出指定的异常对象,我们就必须处理这个异常对象 throw关键字后边创建的是RuntimeException或者是 RuntimeException的子类对象,我们可以不处理,默认交给JVM处理(打印异常对象,中断程序) throw关键字后边创建的是编译异常(写代码的时候报错),我们就必须处理这个异常,要么throws,要么try...catch

使用格式：

throw new 异常类名(参数);

例如：

throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");

throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在，已超出范围");

学习完抛出异常的格式后，我们通过下面程序演示下throw的使用。

public class Demo03Throw {
   public static void main(String[] args) {
       //int[] arr = null;
       int[] arr = new int[3];
       int e = getElement(arr,3);
       System.out.println(e);
  }
   /*
       定义一个方法,获取数组指定索引处的元素
       参数:
           int[] arr
           int index
       以后(工作中)我们首先必须对方法传递过来的参数进行合法性校验
       如果参数不合法,那么我们就必须使用抛出异常的方式,告知方法的调用者,传递的参数有问题
       注意:
           NullPointerException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
           ArrayIndexOutOfBoundsException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
    */
   public static int getElement(int[] arr,int index){
       /*
           我们可以对传递过来的参数数组,进行合法性校验
           如果数组arr的值是null
           那么我们就抛出空指针异常,告知方法的调用者"传递的数组的值是null"
        */
       if(arr == null){
           throw new NullPointerException("传递的数组的值是null");
      }

       /*
           我们可以对传递过来的参数index进行合法性校验
           如果index的范围不在数组的索引范围内
           那么我们就抛出数组索引越界异常,告知方法的调用者"传递的索引超出了数组的使用范围"
        */
       if(index<0 || index>arr.length-1){
           throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的索引超出了数组的使用范围");
      }

       int ele = arr[index];
       return ele;
  }

public class ThrowDemo {
   public static void main(String[] args) {
       //创建一个数组
       int[] arr = {2,4,52,2};
       //根据索引找对应的元素
       int index = 4;
       int element = getElement(arr, index);

       System.out.println(element);
       System.out.println("over");
  }
   /*
    * 根据 索引找到数组中对应的元素
    */
   public static int getElement(int[] arr,int index){
      //判断 索引是否越界
       if(index<0 || index>arr.length-1){
            /*
            判断条件如果满足，当执行完throw抛出异常对象后，方法已经无法继续运算。
            这时就会结束当前方法的执行，并将异常告知给调用者。这时就需要通过异常来解决。
             */
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥们，角标越界了~~~");
      }
       int element = arr[index];
       return element;
  }
}

注意：如果产生了问题，我们就会throw将问题描述类即异常进行抛出，也就是将问题返回给该方法的调用者。

那么对于调用者来说，该怎么处理呢？一种是进行捕获处理，另一种就是继续讲问题声明出去，使用throws声明处理。

2.2 Objects非空判断

还记得我们学习过一个类Objects吗，曾经提到过它由一些静态的实用方法组成，这些方法是null-save（空指针安全的）或null-tolerant（容忍空指针的），那么在它的源码中，对对象为null的值进行了抛出异常操作。

Obects类中的静态方法

public static <T> T requireNonNull(T obj):查看指定引用对象不是null。

查看源码发现这里对为null的进行了抛出异常操作：

public static <T> T requireNonNull(T obj) {
   if (obj == null)
    throw new NullPointerException();
   return obj;
}

package com.itheima.demo01.Exception;

import java.util.Objects;
public class Demo04Objects {
   public static void main(String[] args) {
       method(null);
  }

   public static void method(Object obj){
       //对传递过来的参数进行合法性判断,判断是否为null
       /*if(obj == null){
           throw new NullPointerException("传递的对象的值是null");
       }*/

       //Objects.requireNonNull(obj);
       Objects.requireNonNull(obj,"传递的对象的值是null");
  }
}

2.3 声明异常throws

声明异常：将问题标识出来，报告给调用者。如果方法内通过throw抛出了编译时异常，而没有捕获处理（稍后讲解该方式），那么必须通过throws进行声明，让调用者去处理。

关键字throws运用于方法声明之上,用于表示当前方法不处理异常,而是提醒该方法的调用者来处理异常(抛出异常).

throws关键字:异常处理的第一种方式,交给别人处理
作用:
  当方法内部抛出异常对象的时候,那么我们就必须处理这个异常对象
  可以使用throws关键字处理异常对象,会把异常对象声明抛出给方法的调用者处理(自己不处理,给别人处理),最终交给JVM处理-->中断处理
使用格式:在方法声明时使用
  修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws AAAExcepiton,BBBExcepiton...{
      throw new AAAExcepiton("产生原因");
      throw new BBBExcepiton("产生原因");
      ...
  }
注意:
  1.throws关键字必须写在方法声明处
  2.throws关键字后边声明的异常必须是Exception或者是Exception的子类
  3.方法内部如果抛出了多个异常对象,那么throws后边必须也声明多个异常
      如果抛出的多个异常对象有子父类关系,那么直接声明父类异常即可
  4.调用了一个声明抛出异常的方法,我们就必须的处理声明的异常
  （out+回车 继续申明   生成throws后面的内容
  public static void main(String[] args) throws IOException）
      要么继续使用throws声明抛出,交给方法的调用者处理,最终交给JVM
      要么try...catch自己处理异常

声明异常格式：

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

声明异常的代码演示：

public class ThrowsDemo {
   public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
       read("a.txt");
  }

   // 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
   public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
       if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
           // 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
           throw new FileNotFoundException("文件不存在");
      }
  }
}

throws用于进行异常类的声明，若该方法可能有多种异常情况产生，那么在throws后面可以写多个异常类，用逗号隔开。

public class ThrowsDemo2 {
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       read("a.txt");
  }

   public static void read(String path)throws FileNotFoundException, IOException {
       if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
           // 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
           throw new FileNotFoundException("文件不存在");
      }
       if (!path.equals("b.txt")) {
           throw new IOException();
      }
  }
}

public class Demo03Throw {
   public static void main(String[] args) {
       //int[] arr = null;
       int[] arr = new int[3];
       int e = getElement(arr,3);
       System.out.println(e);
  }
   /*
       定义一个方法,获取数组指定索引处的元素
       参数:
           int[] arr
           int index
       以后(工作中)我们首先必须对方法传递过来的参数进行合法性校验
       如果参数不合法,那么我们就必须使用抛出异常的方式,告知方法的调用者,传递的参数有问题
       注意:
           NullPointerException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
           ArrayIndexOutOfBoundsException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
    */
   public static int getElement(int[] arr,int index){
       /*
           我们可以对传递过来的参数数组,进行合法性校验
           如果数组arr的值是null
           那么我们就抛出空指针异常,告知方法的调用者"传递的数组的值是null"
        */
       if(arr == null){
           throw new NullPointerException("传递的数组的值是null");
      }

2.4 捕获异常try…catch

如果异常出现的话,会立刻终止程序,所以我们得处理异常:

该方法不处理,而是声明抛出,由该方法的调用者来处理(throws)。
在方法中使用try-catch的语句块来处理异常。

try-catch的方式就是捕获异常。

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指定方式的处理。

捕获异常语法如下：

try{
    编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型  e){
    处理异常的代码
    //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}

try：该代码块中编写可能产生异常的代码。

catch：用来进行某种异常的捕获，实现对捕获到的异常进行处理。

注意:try和catch都不能单独使用,必须连用。

演示如下：

public class TryCatchDemo {
   public static void main(String[] args) {
       try {// 当产生异常时，必须有处理方式。要么捕获，要么声明。
           read("b.txt");
      } catch (FileNotFoundException e) {// 括号中需要定义什么呢？
        //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(e);
      }
       System.out.println("over");
  }
   /*
    *
    * 我们 当前的这个方法中 有异常 有编译期异常
    */
   public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
       if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
           // 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
           throw new FileNotFoundException("文件不存在");
      }
  }
}

如何获取异常信息：

Throwable类中定义了一些查看方法:

public String getMessage():获取异常的描述信息,原因(提示给用户的时候,就提示错误原因。

public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。
public void printStackTrace():打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台。

包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。

2.4 finally 代码块

finally：有一些特定的代码无论异常是否发生，都需要执行。另外，因为异常会引发程序跳转，导致有些语句执行不到。而finally就是解决这个问题的，在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。

什么时候的代码必须最终执行？

当我们在try语句块中打开了一些物理资源(磁盘文件/网络连接/数据库连接等),我们都得在使用完之后,最终关闭打开的资源。

finally的语法:

try...catch....finally:自身需要处理异常,最终还得关闭资源。

注意:finally不能单独使用。

比如在我们之后学习的IO流中，当打开了一个关联文件的资源，最后程序不管结果如何，都需要把这个资源关闭掉。

finally代码参考如下：

public class TryCatchDemo4 {
   public static void main(String[] args) {
       try {
           read("a.txt");
      } catch (FileNotFoundException e) {
           //抓取到的是编译期异常 抛出去的是运行期
           throw new RuntimeException(e);
      } finally {
           System.out.println("不管程序怎样，这里都将会被执行。");
      }
       System.out.println("over");
  }
   /*
    *
    * 我们 当前的这个方法中 有异常 有编译期异常
    */
   public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
       if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
           // 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
           throw new FileNotFoundException("文件不存在");
      }
  }
}

如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况.
*/
public class Demo02Exception {
 public static void main(String[] args) {
     int a = getA();
     System.out.println(a);
 }

 //定义一个方法,返回变量a的值
 public static int getA(){
     int a = 10;
     try{
         return a;
     }catch (Exception e){
         System.out.println(e);
     }finally {
         //一定会执行的代码
         a = 100;
         return a;
     }

当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法,此时finally才不会执行,否则finally永远会执行。

! 死了都要try

2.5 异常注意事项

多个异常使用捕获又该如何处理呢？
1. 多个异常分别处理。
2. 多个异常一次捕获，多次处理。
3. 多个异常一次捕获一次处理。
一般我们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){  当try中出现A类型异常,就用该catch来捕获.
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}catch(异常类型B  e){  当try中出现B类型异常,就用该catch来捕获.
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}
```
注意:这种异常处理方式，要求多个catch中的异常不能相同，并且若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。
运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况.
如果父类抛出了多个异常,子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。
父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出

public class Demo01Exception {
    public static void main(String[] args) {
     
        //1. 多个异常分别处理。
       /* try {
            int[] arr = {1,2,3};
            System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
        }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }

        try{
            List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
            System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
        }catch (IndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }*/

        //2. 多个异常一次捕获，多次处理。
        /*try {
            int[] arr = {1,2,3};
            //System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
            List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
            System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
        }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }catch (IndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }*/

        /*
            一个try多个catch注意事项:
                catch里边定义的异常变量,如果有子父类关系,那么子类的异常变量必须写在上边,否则就会报错
                ArrayIndexOutOfBoundsException extends IndexOutOfBoundsException
         */
        /*try {
            int[] arr = {1,2,3};
            //System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
            List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
            System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
        }catch (IndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }*/

        //3. 多个异常一次捕获一次处理。
        /*try {
            int[] arr = {1,2,3};
            //System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
            List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
            System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e);
        }*/

        //运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
        //默认给虚拟机处理,终止程序,什么时候不抛出运行时异常了,在来继续执行程序
        int[] arr = {1,2,3};
        System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
        List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
        System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3

        System.out.println("后续代码!");

第三章自定义异常

3.1 概述

为什么需要自定义异常类:

我们说了Java中不同的异常类,分别表示着某一种具体的异常情况,那么在开发中总是有些异常情况是SUN没有定义好的,此时我们根据自己业务的异常情况来定义异常类。例如年龄负数问题,考试成绩负数问题等等。

在上述代码中，发现这些异常都是JDK内部定义好的，但是实际开发中也会出现很多异常,这些异常很可能在JDK中没有定义过,例如年龄负数问题,考试成绩负数问题.那么能不能自己定义异常呢？

什么是自定义异常类:

在开发中根据自己业务的异常情况来定义异常类.

自定义一个业务逻辑异常: RegisterException。一个注册异常类。

异常类如何定义:

自定义一个编译期异常: 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。

自定义异常类: java提供的异常类,不够我们使用,需要自己定义一些异常类格式: public class XXXExcepiton extends Exception | RuntimeException{ 添加一个空参数的构造方法添加一个带异常信息的构造方法 } 注意: 1.自定义异常类一般都是以Exception结尾,说明该类是一个异常类 2.自定义异常类,必须的继承Exception或者RuntimeException 继承Exception:那么自定义的异常类就是一个编译期异常,如果方法内部抛出了编译期异常,就必须处理这个异常,要么throws,要么try...catch 继承RuntimeException:那么自定义的异常类就是一个运行期异常,无需处理,交给虚拟机处理(中断处理)
```
package com.itheima.demo04.MyException;
public class RegisterException extends /*Exception*/ RuntimeException{
    //添加一个空参数的构造方法
    public RegisterException(){
        super();
    }

    /*
        添加一个带异常信息的构造方法
        查看源码发现,所有的异常类都会有一个带异常信息的构造方法,方法内部会调用父类带异常信息的构造方法,让父类来处理这个异常信息
     */
    public RegisterException(String message){
        super(message);
    }
}
```

3.2 自定义异常的练习

要求：我们模拟注册操作，如果用户名已存在，则抛出异常并提示：亲，该用户名已经被注册。

首先定义一个登陆异常类RegisterException：

// 业务逻辑异常
public class RegisterException extends Exception {
    /**
     * 空参构造
     */
    public RegisterException() {
    }

    /**
     *
     * @param message 表示异常提示
     */
    public RegisterException(String message) {
        super(message);
    }
}

模拟登陆操作，使用数组模拟数据库中存储的数据，并提供当前注册账号是否存在方法用于判断。

public class Demo {
    // 模拟数据库中已存在账号
    private static String[] names = {"bill","hill","jill"};
   
    public static void main(String[] args) {     
        //调用方法
        try{
              // 可能出现异常的代码
            checkUsername("nill");
            System.out.println("注册成功");//如果没有异常就是注册成功
        }catch(RegisterException e){
            //处理异常
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //判断当前注册账号是否存在
    //因为是编译期异常，又想调用者去处理 所以声明该异常
    public static boolean checkUsername(String uname) throws LoginException{
        for (String name : names) {
            if(name.equals(uname)){//如果名字在这里面 就抛出登陆异常
                throw new RegisterException("亲"+name+"已经被注册了！");
            }
        }
        return true;
    }
}

分析: 1.使用数组保存已经注册过的用户名(数据库) 2.使用Scanner获取用户输入的注册的用户名(前端,页面) 3.定义一个方法,对用户输入的中注册的用户名进行判断遍历存储已经注册过用户名的数组,获取每一个用户名使用获取到的用户名和用户输入的用户名比较 true: 用户名已经存在,抛出RegisterException异常,告知用户"亲，该用户名已经被注册"; false: 继续遍历比较如果循环结束了,还没有找到重复的用户名,提示用户"恭喜您,注册成功!";

import java.util.Scanner;

/*
   
 */
public class Demo01RegisterException {
    // 1.使用数组保存已经注册过的用户名(数据库)
    static String[] usernames = {"张三","李四","王五"};

    public static void main(String[] args) /*throws RegisterException*/ {
        //2.使用Scanner获取用户输入的注册的用户名(前端,页面)
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入您要注册的用户名:");
        String username = sc.next();
        checkUsername(username);

    }

    //3.定义一个方法,对用户输入的中注册的用户名进行判断
    public static void checkUsername(String username) /*throws RegisterException*/ {
        //遍历存储已经注册过用户名的数组,获取每一个用户名
        for (String name : usernames) {
            //使用获取到的用户名和用户输入的用户名比较
            if(name.equals(username)){
                //true:用户名已经存在,抛出RegisterException异常,告知用户"亲，该用户名已经被注册";
                try {
                    throw new RegisterException("亲，该用户名已经被注册");
                } catch (RegisterException e) {
                    e.printStackTrace();
                    return; //结束方法
                }
            }
        }

        //如果循环结束了,还没有找到重复的用户名,提示用户"恭喜您,注册成功!";
        System.out.println("恭喜您,注册成功!");
    }

异常