chapter7-处理错误 - 1.处理错误 - 《Blog - 博客笔记》

异常分类
声明受查（checked）异常
如何抛出异常
创建异常类

假设在一个 Java 程序运行期间出现了一个错误。这个错误可能是由于文件包含了错误信息，或者网络连接出现问题造成的，也有可能是因为使用无效的数组下标，或者试图使用一个没有被赋值的对象引用而造成的。用户期望在出现错误时，程序能够采用一些理智的行为。如果由于出现错误而使得某些操作没有完成，程序应该：

返回到一种安全状态，并能够让用户执行一些其他的命令；
允许用户保存所有操作的结果，并以妥善的方式终止程序。

对于方法中的一个错误，传统的做法是返回一个特殊的错误码，由调用方法分析。
遗憾的是，并不是在任何情况下都能够返回一个错误码。有可能无法明确地将有效数据与无效数据加以区分。一个返回整型的方法就不能简单地通过返回 –1 表示错误，因为 –1 很可能是一个完全合法的结果。
在 Java 中，如果某个方法不能够采用正常的途径完整它的任务，就可以通过另外一个路径退出方法。在这种情况下，方法并不返回任何值，而是抛出（throw）一个封装了错误信息的对象。这个方法将会立刻退出，并不返回任何值。此外，调用这个方法的代码也将无法继续执行，取而代之的是，异常处理机制开始搜索能够处理这种异常状况的异常处理器（exception handler）。

异常分类

在 Java 程序设计语言中，异常具有自己的语法和特定的继承结构：异常对象都是派生于 Throwable 类的一个实例。

                     ┌───────────┐
                     │  Object   │
                     └───────────┘
                           ▲
                           │
                     ┌───────────┐
                     │ Throwable │
                     └───────────┘
                           ▲
                 ┌─────────┴─────────┐
                 │                   │
           ┌───────────┐       ┌───────────┐
           │   Error   │       │ Exception │
           └───────────┘       └───────────┘
                 ▲                   ▲
         ┌───────┘              ┌────┴──────────┐
         │                      │               │
┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐┌───────────┐
│OutOfMemoryError │... │RuntimeException ││IOException│...
└─────────────────┘    └─────────────────┘└───────────┘
                                ▲
                    ┌───────────┴─────────────┐
                    │                         │
         ┌─────────────────────┐ ┌─────────────────────────┐
         │NullPointerException │ │IllegalArgumentException │...
         └─────────────────────┘ └─────────────────────────┘

可以看到，所有的异常都是由 Throwable 继承而来，但在下一层立即分解为两个分支：Error 和 Exception。
Error 类层次结构描述了 Java 运行时系统的内部错误和资源耗尽错误。应用程序不应该抛出这种类型的对象。如果出现了这样的内部错误，除了通告给用户，并尽力使程序安全地终止。
Exception 类层次结构又分解为两个分支：一个分支派生于 RuntimeException；另一个分支包含其他异常。划分两个分支的规则是：由程序错误导致的异常属于 RuntimeException；而程序本身没有问题，但由于像 I/O 错误这类问题导致的异常属于其他异常。

可以将 RuntimeException 看成程序中的逻辑错误；非 RuntimeException 异常看成由于不可预测的原因所引发的异常的基类。

派生于 RuntimeException 的异常包含下面几种情况：

错误的类型转换。
数组访问越界。
访问 null 指针。

不是派生于 RuntimeException 的异常包括：

试图在文件尾部后面读取数据。
试图打开一个不存在的文件。
试图根据给定的字符串查找 Class 对象，而这个字符串表示的类并不存在。

「如果出现 RuntimeException 异常，那么就一定是你的问题」是一条相当有道理的规则

Java 语言规范将派生于 Error 类或 RuntimeException 类的所有异常称为非受查（unchecked）异常，所有其他的异常称为受查（checked）异常。编译器将核查是否为所有的受查异常提供了异常处理器，也就是是否捕获。

编译器对 RuntimeException 及其子类不做强制捕获要求，不是指应用程序本身不应该捕获并处理 RuntimeException。是否需要捕获，具体问题具体分析。

声明受查（checked）异常

如果遇到了无法处理的情况，那么Java的方法可以抛出一个异常。一个方法不仅需要告诉编译器将要返回什么值，还要告诉编译器有可能发生什么错误。例如，一段读取文件的代码知道有可能读取的文件不存在，或者内容为空，因此，试图处理文件信息的代码就需要通知编译器可能会抛出 IOException 类的异常。
方法应该在其首部声明所有可能抛出的异常。这样可以从首部反映出这个方法可能抛出哪类受查异常。例如，下面是标准类库中提供的 FileInputStream 类的一个构造器的声明：

public FileInputStream(String name) throws FileNotFoundException

这个声明表示这个构造器将根据给定的 String 参数产生一个 FileInputStream 对象，但也有可能抛出一个 FileNotFoundException 异常。如果发生了这种糟糕情况，构造器将不会初始化一个新的 FileInputStream 对象，而是抛出一个 FileNotFoundException 类对象。
以下 4 中情况，应该抛出异常：

调用一个抛出受查异常的方法，例如，FileInputStream 构造器。
程序运行过程中发现错误，并且利用throw语句抛出一个受查异常
程序出现错误，例如，a[–1] = 0 会抛出一个 ArrayIndexOutOfBoundsException 这样的非受查异常。
Java 虚拟机和运行时库出现的内部错误。

对于那些可能被他人使用的 Java 方法，应该根据异常规范（exceptionspecification），在方法的首部声明这个方法可能抛出的异常：

class MyAnimation {
    public Image loadImage(String s) throws IOException {
        ...
    }
    ...
}

一个方法可能抛出多个受查异常类型，那么就必须在方法的首部列出所有的异常类。每个异常类之间用逗号隔开：

class MyAnimation {
    public Image loadImage(String s) throws FileNotFoundException, EOFException {
        ...
    }
    ...
}

不需要声明 Java 的内部错误，即从 Error 继承的错误。任何程序代码都具有抛出那些异常的潜能，而我们对其没有任何控制能力。同样，也不应该声明从 RuntimeException 继承的那些非受查异常。
总之，一个方法必须声明所有可能抛出的受查异常，而非受查异常要么不可控制（Error），要么就应该避免发生（RuntimeException）。

如果在子类中覆盖了超类的一个方法，子类方法中声明的受查异常不能比超类方法中声明的异常更通用。如果超类方法没有抛出任何受查异常，子类也不能抛出任何受查异常。例如，如果覆盖 JComponent.paintComponent 方法，由于超类中这个方法没有抛出任何异常，所以，自定义的 paintComponent 也不能抛出任何受查异常。

如果类中的一个方法声明将会抛出一个异常，而这个异常是某个特定类的实例时，则这个方法就有可能抛出一个这个类的异常，或者这个类的任意一个子类的异常。例如，FileInputStream 构造器声明将有可能抛出一个 IOExcetion 异常，然而并不知道具体是哪种 IOException 异常。它既可能是 IOException 异常，也可能是其子类的异常，例如，FileNotFoundException。

如何抛出异常

假设，一个名为 readData 的方法正在读取一个长度为 1024 字节的文件，然而，读到733个字节之后文件就结束了。我们认为这是一种不正常的情况，希望抛出一个异常。
首先要决定应该抛出什么类型的异常。将上述异常归结为 IOException 是一种很好的选择。仔细地阅读 Java API 文档之后会发现：EOFException 异常描述的是「在输入过程中，遇到了一个未预期的 EOF 后的信号」。这正是我们要抛出的异常。下面是抛出这个异常的语句：

throw new EOFException();
// or
EOFException e = new EOFException();
throw e;

这样就可以在方法中使用：

String readData(Scanner in) throws EOFException {
    ...
    while(...) {
        if (!in.hasNext()) { // EOF encountered
            if (n < len) throw new EOFException();
        }
        ...
    }
    return s;
}

上述抛出异常可以用 EOFException 的另一个字符串类型参数的构造器，这个构造器可以更加细致的描述异常出现的情况：

String gripe = "Content-length: " + len + ", Received: " + n;
throw new EOFException(gripe);

一旦方法抛出了异常，这个方法就不可能返回到调用者。也就是说，不必为返回的默认值或错误代码担忧。

创建异常类

在程序中，可能会遇到任何标准异常类都没有能够充分地描述清楚的问题。在这种情况下，创建自己的异常类就是一件顺理成章的事情了。
例如，定义一个派生于 IOException 的类。习惯上，定义的类应该包含两个构造器，一个是默认的构造器；另一个是带有详细描述信息的构造器（超类 Throwable 的 toString 方法将会打印出这些详细信息，这在调试中非常有用）：

class FileFormatException extends IOException {
    public FileFormatException() {}
    public FileFormatException(String gripe) {
        super(gripe);
    }
}