Java 中的异常

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Java 中的异常

原文：http://zetcode.com/lang/java/exceptions/

在 Java 教程的这一章中，我们将处理异常。 Java 使用异常来处理错误。

在执行应用期间，许多事情可能出错。磁盘可能已满，我们无法保存数据。当我们的应用尝试连接到站点时，互联网连接可能会断开。用户将无效数据填充到表单。这些错误可能会使应用崩溃，使其无法响应，并且在某些情况下甚至会损害系统的安全性。程序员有责任处理可以预期的错误。

在 Java 中，我们可以识别三种异常：受检的异常，非受检的异常和错误。

Java 受检的异常

受检的异常是可以预期并从中恢复的错误情况（无效的用户输入，数据库问题，网络中断，文件缺失）。除RuntimeException及其子类之外的Exception的所有子类都是受检的异常。 IOException，SQLException或PrinterException是受检的异常的示例。 Java 编译器强制将受检的异常捕获或在方法签名中声明（使用throws关键字）。

Java 非受检的异常

非受检的异常是无法预期和无法恢复的错误条件。它们通常是编程错误，无法在运行时处理。非受检的异常是java.lang.RuntimeException的子类。 ArithmeticException，NullPointerException或BufferOverflowException属于这组异常。 Java 编译器不强制执行非受检的异常。

Java 错误

错误是程序员无法解决的严重问题。例如，应用无法处理硬件或系统故障。错误是java.lang.Error类的实例。错误的示例包括InternalError，OutOfMemoryError，StackOverflowError或AssertionError。

错误和运行时异常通常称为非受检的异常。

Java `try`，`catch`和`finally`

try，catch和finally关键字用于处理异常。 throws关键字在方法声明中用于指定哪些异常不在方法内处理，而是传递给程序的下一个更高级别。

throw关键字导致抛出已声明的异常实例。引发异常后，运行时系统将尝试查找适当的异常处理器。调用栈是为处理器搜索的方法的层次结构。

Java 非受检的异常示例

Java 受检的异常包括ArrayIndexOutOfBoundsException，UnsupportedOperationException，NullPointerException和InputMismatchException。

`ArrayIndexOutOfBoundsException`

抛出ArrayIndexOutOfBoundsException表示已使用非法索引访问了数组。索引为负或大于或等于数组的大小。

com/zetcode/ArrayIndexOutOfBoundsEx.java

package com.zetcode;
public class ArrayIndexOutOfBoundsEx {
    public static void main(String[] args) {
        int[] n = { 5, 2, 4, 5, 6, 7, 2 };
        System.out.format("The last element in the array is %d%n", n[n.length]);
    }
}

上面的程序中有一个错误。我们尝试访问一个不存在的元素。这是编程错误。没有理由要处理此错误：必须固定代码。

System.out.format("The last element in the array is %d%n", n[n.length]);

数组索引从零开始。因此，最后一个索引是n.length - 1。

$ java ArrayIndexOutOfBoundsEx.java
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 7 out of bounds for length 7
        at com.zetcode.ArrayIndexOutOfBoundsEx.main(ArrayIndexOutOfBoundsEx.java:9)

运行系统将抛出java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException。这是非受检的异常的示例。

`UnsupportedOperationException`

抛出UnsupportedOperationException，表明不支持所请求的操作。

com/zetcode/UnsupportedOperationEx.java

package com.zetcode;
import java.util.List;
public class UnsupportedOperationEx {
    public static void main(String[] args) {
        var words = List.of("sky", "blue", "forest", "lake", "river");
        words.add("ocean");
        System.out.println(words);
    }
}

用List.of()工厂方法创建一个不可变列表。不可变列表不支持add()方法；因此，我们在运行示例时抛出了UnsupportedOperationException。

`NullPointerException`

当应用尝试使用具有null值的对象引用时，将引发NullPointerException。例如，我们在null引用所引用的对象上调用实例方法。

com/zetcode/NullPointerEx.java

package com.zetcode;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class NullPointerEx {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> words = new ArrayList<>() {{
            add("sky");
            add("blue");
            add("cloud");
            add(null);
            add("ocean");
        }};
        words.forEach(word -> {
            System.out.printf("The %s word has %d letters%n", word, word.length());
        });
    }
}

该示例遍历字符串列表，并确定每个字符串的长度。在null值上调用length()会导致NullPointerException。为了解决这个问题，我们可以在调用length()之前从检查列表中删除null值的所有null值。

`InputMismatchException`

Scanner类抛出InputMismatchException，以指示检索到的令牌与预期类型的模式不匹配。此异常是非受检的异常的示例。编译器不强制我们处理此异常。

com/zetcode/InputMismatchEx.java

package com.zetcode;
import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;
import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;
public class InputMismatchEx {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.print("Enter an integer: ");
        try {
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            int x = sc.nextInt();
            System.out.println(x);
        } catch (InputMismatchException e) {
            Logger.getLogger(InputMismatchEx.class.getName()).log(Level.SEVERE,
                    e.getMessage(), e);
        }
}

容易出错的代码位于try块中。如果引发异常，则代码跳至catch块。引发的异常类必须与catch关键字后面的异常匹配。

try {
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    int x = sc.nextInt();
    System.out.println(x);
}

try关键字定义了可能引发异常的语句块。

} catch (InputMismatchException e) {
    Logger.getLogger(InputMismatchEx.class.getName()).log(Level.SEVERE,
            e.getMessage(), e);
}

异常在catch块中处理。我们使用Logger类记录错误。

受检的异常

Java 受检的异常包括SQLException，IOException或ParseException。

`SQLException`

使用数据库时发生SQLException。

com/zetcode/MySqlVersionEx.java

package com.zetcode;
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;
import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;
public class MySqlVersionEx {
    public static void main(String[] args) {
        Connection con = null;
        Statement st = null;
        ResultSet rs = null;
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/testdb?useSsl=false";
        String user = "testuser";
        String password = "test623";
        try {
            con = DriverManager.getConnection(url, user, password);
            st = con.createStatement();
            rs = st.executeQuery("SELECT VERSION()");
            if (rs.next()) {
                System.out.println(rs.getString(1));
            }
        } catch (SQLException ex) {
            Logger lgr = Logger.getLogger(MySqlVersionEx.class.getName());
            lgr.log(Level.SEVERE, ex.getMessage(), ex);
        } finally {
            if (rs != null) {
                try {
                    rs.close();
                } catch (SQLException ex) {
                    Logger lgr = Logger.getLogger(MySqlVersionEx.class.getName());
                    lgr.log(Level.SEVERE, ex.getMessage(), ex);
                }
            }
            if (st != null) {
                try {
                    st.close();
                } catch (SQLException ex) {
                    Logger lgr = Logger.getLogger(MySqlVersionEx.class.getName());
                    lgr.log(Level.SEVERE, ex.getMessage(), ex);
                }
            }
            if (con != null) {
                try {
                    con.close();
                } catch (SQLException ex) {
                    Logger lgr = Logger.getLogger(MySqlVersionEx.class.getName());
                    lgr.log(Level.SEVERE, ex.getMessage(), ex);
                }
            }
        }
    }
}

该示例连接到 MySQL 数据库并找出数据库系统的版本。连接数据库很容易出错。

try {
    con = DriverManager.getConnection(url, user, password);
    st = con.createStatement();
    rs = st.executeQuery("SELECT VERSION()");
    if (rs.next()) {
        System.out.println(rs.getString(1));
    }
}

可能导致错误的代码位于try块中。

} catch (SQLException ex) {
    Logger lgr = Logger.getLogger(Version.class.getName());
    lgr.log(Level.SEVERE, ex.getMessage(), ex);
}

发生异常时，我们跳至catch块。我们通过记录发生的情况来处理异常。

} finally {
    if (rs != null) {
        try {
            rs.close();
        } catch (SQLException ex) {
            Logger lgr = Logger.getLogger(MySqlVersionEx.class.getName());
            lgr.log(Level.SEVERE, ex.getMessage(), ex);
        }
    }
    if (st != null) {
        try {
            st.close();
        } catch (SQLException ex) {
            Logger lgr = Logger.getLogger(MySqlVersionEx.class.getName());
            lgr.log(Level.SEVERE, ex.getMessage(), ex);
        }
    }
    if (con != null) {
        try {
            con.close();
        } catch (SQLException ex) {
            Logger lgr = Logger.getLogger(MySqlVersionEx.class.getName());
            lgr.log(Level.SEVERE, ex.getMessage(), ex);
        }
    }
}

无论是否接收到异常，都将执行finally块。我们正在尝试关闭资源。即使在此过程中，也可能会有异常。因此，我们还有其他try/catch块。

`IOException`

输入/输出操作失败时，抛出IOException。这可能是由于权限不足或文件名错误造成的。

com/zetcode/IOExceptionEx.java

package com.zetcode;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
public class IOExceptionEx {
    private static FileReader fr;
    public static void main(String[] args) {
        try {
            char[] buf = new char[1024];
            fr = new FileReader("src/resources/data.txt", StandardCharsets.UTF_8);
            while (fr.read(buf) != -1) {
                System.out.println(buf);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (fr != null) {
                try {
                    fr.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

当我们从文件中读取数据时，我们需要处理IOException。当我们尝试使用read()读取数据并使用close()关闭读取器时，可能会引发异常。

`ParseException`

解析操作失败时，将引发ParseException。

com/zetcode/ParseExceptionEx.java

package com.zetcode;
import java.text.NumberFormat;
import java.text.ParseException;
import java.util.Locale;
public class ParseExceptionEx {
    public static void main(String[] args) {
        NumberFormat nf = NumberFormat.getInstance(new Locale("sk", "SK"));
        nf.setMaximumFractionDigits(3);
        try {
            Number num = nf.parse("150000,456");
            System.out.println(num.doubleValue());
        } catch (ParseException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在示例中，我们将本地化的数字值解析为 Java Number。我们使用try/catch语句处理ParseException。

Java 抛出异常

Throwable类是 Java 语言中所有错误和异常的超类。 Java 虚拟机仅抛出属于此类（或其子类之一）的实例的对象，或者 Java throw语句可以抛出该对象。同样，在catch子句中，只有此类或其子类之一可以作为参数类型。

程序员可以使用throw关键字引发异常。异常通常在引发异常的地方进行处理。方法可以通过在方法定义的末尾使用throws关键字来摆脱处理异常的责任。关键字后是该方法引发的所有异常的逗号分隔列表。被抛出的异常在调用栈中传播，并寻找最接近的匹配项。

com/zetcode/ThrowingExceptions.java

package com.zetcode;
import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;
import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;
public class ThrowingExceptions {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Enter your age: ");
        try {
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            short age = sc.nextShort();
            if (age <= 0 || age > 130) {
                throw new IllegalArgumentException("Incorrect age");
            }
            System.out.format("Your age is: %d %n", age);
        } catch (IllegalArgumentException | InputMismatchException e) {
            Logger.getLogger(ThrowingExceptions.class.getName()).log(Level.SEVERE,
                    e.getMessage(), e);
        }
    }
}

在示例中，我们要求用户输入他的年龄。我们读取该值，如果该值超出预期的人类年龄范围，则会引发异常。

if (age <= 0 || age > 130) {
    throw new IllegalArgumentException("Incorrect age");
}

年龄不能为负值，也没有年龄超过 130 岁的记录。如果该值超出此范围，则抛出内置IllegalArgumentException。抛出此异常表示方法已传递了非法或不适当的参数。

} catch (IllegalArgumentException | InputMismatchException e) {
        Logger.getLogger(ThrowingExceptions.class.getName()).log(Level.SEVERE,
                e.getMessage(), e);
}

从 Java 7 开始，可以在一个catch子句中捕获多个异常。但是，这些异常不能是彼此的子类。例如，IOException和FileNotFoundException不能在一个catch语句中使用。

下面的示例将说明如何将处理异常的责任传递给其他方法。

thermopylae.txt

The Battle of Thermopylae was fought between an alliance of Greek city-states,
led by King Leonidas of Sparta, and the Persian Empire of Xerxes I over the
course of three days, during the second Persian invasion of Greece.

我们使用此文本文件。

com/zetcode/ThrowingExceptions2.java

package com.zetcode;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
public class ThrowingExceptions2 {
    public static void readFileContents(String fname) throws IOException {
        BufferedReader br = null;
        Path myPath = Paths.get(fname);
        try {
            br = Files.newBufferedReader(myPath, StandardCharsets.UTF_8);
            String line;
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
        } finally {
            if (br != null) {
                br.close();
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String fileName = "src/main/resources/thermopylae.txt";
        readFileContents(fileName);
    }
}

本示例读取文本文件的内容。 readFileContents()和main()方法都不处理潜在的IOException；我们让 JVM 处理它。

public static void readFileContents(String fname) throws IOException {

当我们从文件读取时，会抛出IOException。 readFileContents()方法引发异常。处理这些异常的任务委托给调用者。

public static void main(String[] args) throws IOException {
    String fileName = "src/main/resources/thermopylae.txt";
    readFileContents(fileName);
}

main()方法也会抛出IOException。如果有这样的异常，它将由 JVM 处理。

Java `try-with-resources`语句

try-with-resources语句是一种特殊的try语句。它是 Java 7 中引入的。在括号中，我们放置了一个或多个资源。这些资源将在语句末尾自动关闭。我们不必手动关闭资源。

com/zetcode/TryWithResources.java

package com.zetcode;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;
public class TryWithResources {
    public static void main(String[] args) {
        String fileName = "src/main/resources/thermopylae.txt";
        Path myPath = Paths.get(fileName);
        try (BufferedReader br = Files.newBufferedReader(myPath,
                StandardCharsets.UTF_8)) {
            String line;
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
        } catch (IOException ex) {
            Logger.getLogger(TryWithResources.class.getName()).log(Level.SEVERE,
                    ex.getMessage(), ex);
        }
    }
}

在示例中，我们读取文件的内容并使用try-with-resources语句。

try (BufferedReader br = Files.newBufferedReader(myPath,
        StandardCharsets.UTF_8)) {
...

打开的文件是必须关闭的资源。资源放置在try语句的方括号之间。无论try语句是正常完成还是突然完成，输入流都将关闭。

Java 自定义异常

自定义异常是用户定义的异常类，它们扩展了Exception类或RuntimeException类。使用throw关键字可以消除自定义异常。

com/zetcode/JavaCustomException.java

package com.zetcode;
class BigValueException extends Exception {
  public BigValueException(String message) {
        super(message);
    }
}
public class JavaCustomException {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 340004;
        final int LIMIT = 333;
        try {
            if (x > LIMIT) {
                throw new BigValueException("Exceeded the maximum value");
            }
        } catch (BigValueException e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}

我们假定存在无法处理大量数字的情况。

class BigValueException extends Exception {
  public BigValueException(String message) {
        super(message);
    }
}

我们有一个BigValueException类。该类派生自内置的Exception类。它使用super关键字将错误消息传递给父类。

final int LIMIT = 333;

大于此常数的数字在我们的程序中被视为big。

if (x > LIMIT) {
    throw new BigValueException("Exceeded the maximum value");
}

如果该值大于限制，则抛出自定义异常。我们给异常消息"Exceeded the maximum value"。

} catch (BigValueException e) {
    System.out.println(e.getMessage());
}

我们捕获到异常并将其消息打印到控制台。

在 Java 教程的这一部分中，我们讨论了 Java 中的异常。

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ZetCode 中文系列教程

16.md

Java 中的异常

Java 受检的异常

Java 非受检的异常

Java 错误

Java `try`，`catch`和`finally`

Java 非受检的异常示例

`ArrayIndexOutOfBoundsException`

`UnsupportedOperationException`

`NullPointerException`

`InputMismatchException`

受检的异常

`SQLException`

`IOException`

`ParseException`

Java 抛出异常

Java `try-with-resources`语句

Java 自定义异常

16.md

Java 中的异常

Java 受检的异常

Java 非受检的异常

Java 错误

Java try，catch和finally

Java 非受检的异常示例

ArrayIndexOutOfBoundsException

UnsupportedOperationException

NullPointerException

InputMismatchException

受检的异常

SQLException

IOException

ParseException

Java 抛出异常

Java try-with-resources语句

Java 自定义异常

Java `try`，`catch`和`finally`

`ArrayIndexOutOfBoundsException`

`UnsupportedOperationException`

`NullPointerException`

`InputMismatchException`

`SQLException`

`IOException`

`ParseException`

Java `try-with-resources`语句