[01] 异常的概念和处理


1、异常和错误

Java作为面向对象的语言，自然把系统发生的不正确的事件也封装成了Java对象。比如一个不存在的对象，我们却试图调用它的方法，自然是行不通的，这个不正确的事件，也就被封装成为了我们常见的NullPointerException对象。

即是说，在Java程序的运行过程中，如果发生了意外事件（发生了错误或异常），则该意外会被封装成为一个对象，并把它提交给运行时的系统，寻求相应的代码来处理。意外事件在Java中分为两类，即错误和异常；而把这个意外对象的生成和提交过程，我们称之为抛出。

在Java中：
  • 错误 - 不受控的，程序无法处理的
  • 异常 - 容易排查的，可以处理的
 

2、异常的体系

万物皆可抛，Throwable就是Java语言中所有错误和异常的父类，其两个子类：Error（错误）、Exception（异常）

Error是程序无法处理的，比如OutOfMemoryError、ThreadDeath等，出现如此情况我们往往无能为力，只能交给JVM自行处理，大多数情况下，JVM会选择终止线程（真是简单粗暴...）；而Exception就是程序可以处理的异常，也是我们重点要理解的部分。

Exception的分类

在异常中，又分为两种，CheckedException（受检异常）和UncheckedExcpeiton（不受检异常），其中：

  • CheckedException 要求我们必须处理（要不然为什么叫CheckedExcpetion呢），使用 try catch 语句块，否则在编译阶段就无法通过（所以称之为编译期异常）
    • 如大名鼎鼎的 IOException，要求我们必须捕捉处理

  • UncheckedException 发生在运行期（所以称之为运行期异常 RuntimeException），具有不确定性，主要是程序的逻辑问题所引起的，难以排查
    • 如 NullPointerException（空指针异常）、IndexOutOfBoundsException（数组越界异常）


3、异常的处理

3.1 try catch

对于可能发生异常的代码，我们要使用 try 语句块来进行包裹，与 try 相呼应的还要有 catch 语句块。即 try 用来检测不安全的代码，用来发现异常，而一旦某条语句出现了异常，则从此处中止，后面的代码不再执行，而是直接跳转到异常处理的代码块中，即提到的 catch 语句块。

所以：
  • try 包括需要检测的代码
  • catch 发生异常时进行捕获，并进行处理

public static void main(String[] args) {  
    Date date = null;
   
    try {
        long time = date.getTime();
        System.out.println(time);
       
    } catch (NullPointerException e) {
        System.out.println("空指针异常发生了，好像我应该做些什么");
    }
}

（注意：这里只是使用运行期异常作为示例，实际上RuntimeException是不需要在编译阶段专门进行异常处理的，即不写try catch也行）

如上例：因为 line5 试图调用空对象的一个方法，所以会发生 NullPointerException，所以 line6 会跳过不执行，而直接执行 catch 块中的内容，即 line9，打印输出 “空指针异常发生了，好像我应该做些什么” 

整个过程就像打棒球，发生异常就像投手丢出了棒球，这个棒球就是异常；而捕获异常就像接住棒球。
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3.2 多个catch

catch 紧跟在 try 语句之后，也就是用来进行异常处理的部分，实际上 catch 可以写多个，分别用来捕获不同类型的异常，必须从小到大（即从子类到父类）的顺序进行捕获，否则会出现编译错误，且某异常只被捕捉一次，即第一个符合的 catch 处捕获。

public static void main(String[] args) {
    Date date = null;
    int[] arr = new int[]{0, 1, 2};

    try {
        int i = arr[5];
        System.out.println(i);
        long time = date.getTime();
        System.out.println(time);

    } catch (NullPointerException e) {
        System.out.println("空指针异常发生了，好像我应该做些什么");
    } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
        System.out.println("数组越界了");
    } catch (Exception e) {
        System.out.println("发生了异常");
    }
}

我们把之前的例子改一下，如上，按照刚才我们提到的，这里可能出现数组越界和空指针异常，所以我们写了两个catch，可能还有其他我们没想到的异常，所以我们再捕捉了一个异常的父类Exception。这个例子最后只会输出 "数组越界了"，因为异常只被捕捉一次，且后面的代码不再执行。

public static void main(String[] args) {
    Date date = null;
    int[] arr = new int[]{0, 1, 2};

    try {
        int i = arr[5];
        System.out.println(i);
        long time = date.getTime();
        System.out.println(time);
    } catch (Exception e) { //错误的写法，异常捕获的顺序只能从子类到父类
        System.out.println("发生了异常");
    } catch (NullPointerException e) {
        System.out.println("空指针异常发生了，好像我应该做些什么");
    } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
        System.out.println("数组越界了");
    } 
}

注意catch异常的顺序，如上例中的写法是无法通过编译的，因为Exception是所有异常的父类，而catch块必须按照从子类到父类的顺序进行编写。

3.3 finally

在异常处理中，还有一个语句块叫 finally，可以不写，一旦写上，那么有且只能有一个finally语句块，该部分的代码内容总是会执行的。一般是跟在最后的catch块之后。

public static void main(String[] args) {
    Date date = null;
    int[] arr = new int[]{0, 1, 2};

    try {
        int i = arr[5];
        System.out.println(i);
        long time = date.getTime();
        System.out.println(time);
    } catch (NullPointerException e) {
        System.out.println("空指针异常发生了，好像我应该做些什么");
    } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
        System.out.println("数组越界了");
    } catch (Exception e) {
        System.out.println("发生了异常");
    } finally {
        System.out.println("我总是要执行的");
    }
}

如上例中，除了输出 “数组越界了”，还始终会输出 “我总是要执行的”。不论程序是否发生异常，finally代码块总是会执行，所以finally一般也用来关闭资源。

需要注意的是，之前提到finally是可选的，即可以只有try和catch，同时要知道的是：
  • 可以只有try和finally
  • 可以只有try和catch
  • 不能只有try

3.4 异常处理中的return

在Java语言的异常处理中，finally块的作用就是为了保证无论出现什么情况，finally块里的代码一定会执行。而return意味着结束了对当前函数的调用并跳出这个函数体，那么如果try块中或者catch块中出现了return，finally又如何是好？

我们看这样一道题，下面的函数最终会返回多少？

链接：https://interview.nowcoder.com/questionTerminal/5a6ea98ed42347fe81c950a1a206dc7e?toCommentId=77575
来源：牛客网

public static int func (){
    try{
        return 1;
    }catch (Exception e){
        return 2;
    }finally{
        return 3;
    }
}

只需要记住，无论如何finally语句都要执行（除非调用了System.exit()方法）。同时，如果：
  • finally中没有return，那么不会影响try或catch中return的结果，但是finally还是会执行的
  • finally中有return语句，那么会覆盖掉try或catch中的return的结果，再进行返回

public static int fun() {
    int i = 0;

    try {
        return i;
    } catch (Exception e) {
        return -1;
    } finally {
        ++i;
    }
}

如上例，（前提是finally中没有return，否则会覆盖值）当执行到return时，结果会被保存等待finally执行完毕后返回，这个时候无论finally内部如何改变这个值，都不会影响返回结果。最终返回0。


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