Java中的异常处理

程序运行时,发生的不被期望的事件,它阻止了程序按照程序员的预期正常执行,这就是异常。异常发生时,是任程序自生自灭,立刻退出终止,还是输出错误给用户?或者用C语言风格:用函数返回值作为执行状态?。

Java提供了更加优秀的解决办法:异常处理机制。

异常处理机制能让程序在异常发生时,按照代码的预先设定的异常处理逻辑,针对性地处理异常,让程序尽最大可能恢复正常并继续执行,且保持代码的清晰。
Java中的异常可以是函数中的语句执行时引发的,也可以是程序员通过throw 语句手动抛出的,只要在Java程序中产生了异常,就会用一个对应类型的异常对象来封装异常,JRE就会试图寻找异常处理程序来处理异常。

Throwable类是Java异常类型的顶层父类,一个对象只有是 Throwable 类的(直接或者间接)实例,他才是一个异常对象,才能被异常处理机制识别。JDK中内建了一些常用的异常类,我们也可以自定义异常。

异常的分类

ava标准库内建了一些通用的异常,这些类以Throwable为顶层父类。

Throwable又派生出Error类和Exception类。

错误:Error类以及他的子类的实例,代表了JVM本身的错误。错误不能被程序员通过代码处理,Error很少出现。因此,程序员应该关注Exception为父类的分支下的各种异常类。

异常:Exception以及他的子类,代表程序运行时发送的各种不期望发生的事件。可以被Java异常处理机制使用,是异常处理的核心。

总体上我们根据Javac对异常的处理要求,将异常类分为2类。

非检查异常(unckecked exception):Error 和 RuntimeException 以及他们的子类。javac在编译时,不会提示和发现这样的异常,不要求在程序处理这些异常。所以如果愿意,我们可以编写代码处理(使用try…catch…finally)这样的异常,也可以不处理。对于这些异常,我们应该修正代码,而不是去通过异常处理器处理 。这样的异常发生的原因多半是代码写的有问题。如除0错误ArithmeticException,错误的强制类型转换错误ClassCastException,数组索引越界ArrayIndexOutOfBoundsException,使用了空对象NullPointerException等等。

检查异常(checked exception):除了Error 和 RuntimeException的其它异常。javac强制要求程序员为这样的异常做预备处理工作(使用try…catch…finally或者throws)。在方法中要么用try-catch语句捕获它并处理,要么用throws子句声明抛出它,否则编译不会通过。这样的异常一般是由程序的运行环境导致的。因为程序可能被运行在各种未知的环境下,而程序员无法干预用户如何使用他编写的程序,于是程序员就应该为这样的异常时刻准备着。如SQLException , IOException,ClassNotFoundException 等。

需要明确的是:检查和非检查是对于javac来说的,这样就很好理解和区分了。

1、不要捕获 Java 类库中定义的继承自 RuntimeException 的运行时异常类,如:IndexOutOfBoundsException / NullPointerException,这类异常由程序员预检查违法来规避,保证程序健壮性。

正例: if(obj != null) {...} 
反例: try { obj.method() } catch(NullPointerException e){...} 

2、异常不要用来做流程控制,条件控制,因为异常的处理效率比条件分支低。这个坑大家要注意了。

3、对大段代码进行 try-catch,这是不负责任的表现。 catch 时请分清稳定代码和非稳定代码,稳定代码指的是无论如何不会出错的代码。对于非稳定代码的 catch 尽可能进行区分异常类型,再做对应的异常处理。

4、捕获异常是为了处理它,不要捕获了却什么都不处理而抛弃之,如果不想处理它,请将该异常抛给它的调用者。最外层的业务使用者,必须处理异常,将其转化为用户可以理解的内容。

6、finally 块必须对资源对象、流对象进行关闭,有异常也要做 try-catch。说明: 如果 JDK7,可以使用 try-with-resources 方式。
7、不能在 finally 块中使用 return, finally 块中的 return 返回后方法结束执行,不会再执行 try 块中的 return 语句。

8、捕获异常与抛异常,必须是完全匹配,或者捕获异常是抛异常的父类。说明: 如果预期对方抛的是绣球,实际接到的是铅球,就会产生意外情况。

9、方法的返回值可以为 null,不强制返回空集合,或者空对象等,必须添加注释充分说明什么情况下会返回 null 值。调用方需要进行 null 判断防止 NPE 问题。
说明: 本规约明确防止 NPE 是调用者的责任。即使被调用方法返回空集合或者空对象,对调用者来说,也并非高枕无忧,必须考虑到远程调用失败,运行时异常等场景返回 null 的情况。

10、定义时区分 unchecked / checked 异常,避免直接使用 RuntimeException 抛出,更不允许抛出 Exception 或者 Throwable,应使用有业务含义的自定义异常。推荐业界已定义过的自定义异常,如: DAOException / ServiceException 等。
11、对于运行时异常,我们不要用try...catch来捕获处理,而是在程序开发调试阶段,尽量去避免这种异常,一旦发现该异常,正确的做法就会改进程序设计的代码和实现方式,修改程序中的错误,从而避免这种异常。捕获并处理运行时异常是好的解决办法,因为可以通过改进代码实现来避免该种异常的发生。对于受检查异常,没说的,老老实实去按照异常处理的方法去处理,要么用try...catch捕获并解决,要么用throws抛出!对于Error(运行时错误),不需要在程序中做任何处理,出现问题后,应该在程序在外的地方找问题,然后解决。

运行时异常和检查型异常的区别

Java提供了两类主要的异常:runtime exception和checked exception。
1)checked(检查型) 异常也就是我们经常遇到的IO异常,以及SQL异常都是这种异常。对于这种异常,JAVA编译器强制要求我们必需对出现的这些异常进行catch。所以,面对这种异常不管我们是否愿意,只能自己去写一大堆catch块去处理可能的异常。
2)但是另外一种异常:runtime exception,也称运行时异常,我们可以不处理。当出现这样的异常时,总是由虚拟机接管。比如:我们从来没有人去处理过NullPointerException异常,它就是运行时异常,并且这种异常还是最常见的异常之一。
出现运行时异常后,系统会把异常一直往上层抛,一直遇到处理代码。如果没有处理块,到最上层,如果是多线程就由Thread.run()抛出,如果是单线程就被main()抛出。抛出之后,如果是线程,这个线程也就退出了。如果是主程序抛出的异常,那么这整个程序也就退出了。
运行时异常是Exception的子类,也有一般异常的特点,是可以被Catch块处理的。只不过往往我们不对他处理罢了。也就是说,你如果不对运行时异常进行处理,那么出现运行时异常之后,要么是线程中止,要么是主程序终止。
如果不想终止,则必须扑捉所有的运行时异常,决不让这个处理线程退出。队列里面出现异常数据了,正常的处理应该是把异常数据舍弃,然后记录日志。不应该由于异常数据而影响下面对正常数据的处理。在这个场景这样处理可能是一个比较好的应用,但并不代表在所有的场景你都应该如此。
如果在其它场景,遇到了一些错误,如果退出程序比较好,这时你就可以不太理会运行时异常,或者是通过对异常的处理显式的控制程序退出。
1. java.lang.illegalargumentexception
这个异常的解释是"方法的参数错误",很多j2me的类库中的方法在一些情况下都会引发这样的错误,比如人的信息记录方法中的年龄如果写成负数就会出现这个异常,再比如g.setcolor(int red,int green,int blue)这个方法中的三个值,如果有超过255的也会出现这个异常,因此一旦发现这个异常,我们要做的,就是赶紧去检查一下方法调用中的参数传递是不是出现了错误。
2. java.lang.arithmeticexception
这个异常的解释是"数学运算异常",比如程序中出现了除以零这样的运算就会出这样的异常,对这种异常,我们就需要检查一下自己程序中有数学运算的地方,公式有没有问题
3. java.lang.illegalaccessexception
这个异常的解释是"没有访问权限",当应用程序要调用一个类,但当前的方法即没有对该类的访问权限便会出现这个异常;或者当你需要调用一个类的变量,但是变量是私有的,就无法访问,对程序中用了package的情况下要注意这个异常。

        异常处理机制能让程序在异常发生时,按照代码的预先设定的异常处理逻辑,针对性地处理异常,让程序尽最大可能恢复正常并继续执行,且保持代码的清晰。Java中的异常可以是函数中的语句执行时引发的,也可以是程序员通过throw 语句手动抛出的,只要在Java程序中产生了异常,就会用一个对应类型的异常对象来封装异常,JRE就会试图寻找异常处理程序来处理异常。

        Throwable类是Java异常类型的顶层父类,一个对象只有是 Throwable 类的(直接或者间接)实例,他才是一个异常对象,才能被异常处理机制识别。Throwable又派生出Error类和Exception类。所有的异常类是从 Exception 类继承的子类。

        错误:Error类以及他的子类的实例,代表了JVM本身的错误。错误不能被程序员通过代码处理,Error很少出现。因此,应该关注Exception为父类的分支下的各种异常类。

        异常:Exception以及他的子类,代表程序运行时发送的各种不期望发生的事件。可以被Java异常处理机制使用,是异常处理的核心。

        根据java对异常的处理要求,可将异常类分为两类非检查异常和检查异常。非检查异常是Error 和 RuntimeException 以及他们的子类,这样的异常发生的原因多半是代码写的有问题,对于这些异常,我们应该修正代码,而不是去通过异常处理器处理 。检查异常是除了Error 和 RuntimeException的其它异常,java强制要求程序员为这样的异常做预备处理工作(使用try…catch…finally或者throws)。在方法中要么用try-catch语句捕获它并处理,要么用throws子句声明抛出它,否则编译不会通过。这样的异常一般是由程序的运行环境导致的。因为程序可能被运行在各种未知的环境下,而程序员无法干预用户如何使用他编写的程序,于是程序员就应该为这样的异常时刻准备着。

        在编写代码处理异常时,对于检查异常,有2种不同的处理方式:使用try…catch…finally语句块处理它。或者,在函数签名中使用throws 声明交给函数调用者caller去解决。在使用try…catch…finally语句时有几点需要注意:

  1. try块中的局部变量和catch块中的局部变量(包括异常变量),以及finally中的局部变量,他们之间不可共享使用。
  2. 每一个catch块用于处理一个异常。异常匹配是按照catch块的顺序从上往下寻找的,只有第一个匹配的catch会得到执行。匹配时,不仅运行精确匹配,也支持父类匹配,因此,如果同一个try块下的多个catch异常类型有父子关系,应该将子类异常放在前面,父类异常放在后面,这样保证每个catch块都有存在的意义。
  3. ava中,异常处理的任务就是将执行控制流从异常发生的地方转移到能够处理这种异常的地方去。也就是说:当一个函数的某条语句发生异常时,这条语句的后面的语句不会再执行,它失去了焦点。执行流跳转到最近的匹配的异常处理catch代码块去执行,异常被处理完后,执行流会接着在“处理了这个异常的catch代码块”后面接着执行。

        throws声明:如果一个方法内部的代码会抛出检查异常(checked exception),而方法自己又没有完全处理掉,则javac保证你必须在方法的签名上使用throws关键字声明这些可能抛出的异常,否则编译不通过。

        finally块不管异常是否发生,只要对应的try执行了,则它一定也执行。只有一种方法让finally块不执行:System.exit()。因此finally块通常用来做资源释放操作:关闭文件,关闭数据库连接等等。需要注意的地方是:

  1. finally块没有处理异常的能力。处理异常的只能是catch块。
  2. 在同一try…catch…finally块中 ,如果try中抛出异常,且有匹配的catch块,则先执行catch块,再执行finally块。如果没有catch块匹配,则先执行finally,然后去外面的调用者中寻找合适的catch块。
  3. 在同一try…catch…finally块中 ,try发生异常,且匹配的catch块中处理异常时也抛出异常,那么后面的finally也会执行:首先执行finally块,然后去外围调用者中寻找合适的catch块。

        Throw异常抛出语句,以通过throw语句手动显式的抛出一个异常。throw语句的后面必须是一个异常对象。throw 语句必须写在函数中,执行throw 语句的地方就是一个异常抛出点,它和由JRE自动形成的异常抛出点没有任何差别。

        在自定义异常类时需要注意所有异常都必须是Throwable的子类,如果希望写一个检查性异常类,则需要继承 Exception 类,如果想写一个运行时异常类,那么需要继承 RuntimeException 类。只继承Exception 类来创建的异常类是检查性异常类。

下面是一些避免异常的总结:

  • 不要在fianlly中使用return。
  • 不要在finally中抛出异常。
  • 减轻finally的任务,不要在finally中做一些其它的事情,finally块仅仅用来释放资源是最合适的。
  • 将尽量将所有的return写在函数的最后面,而不是try … catch … finally中。
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