第8章异常

主要内容

异常的体系结构
常见异常
throw关键字（手动创建并抛出异常）
异常处理机制一：try（掌握）
异常处理机制二：throws（掌握）
自定义异常

学习目标

能够辨别程序中异常和错误的区别
说出异常的分类
说出虚拟机处理异常的方式
可以编写代码演示OOM
列出常见的5个运行时异常
列出常见的5个编译时异常
能够使用try…catch关键字处理异常
能够使用throws关键字处理异常
能够自定义异常类
能够处理自定义异常类

第八章异常

8.1 异常概述

在使用计算机语言进行项目开发的过程中，即使程序员把代码写得尽善尽美，在系统的运行过程中仍然会遇到一些问题，因为很多问题不是靠代码能够避免的，比如：客户输入数据的格式，读取文件是否存在，网络是否始终保持通畅等等。

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

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.
异常也不是指逻辑代码错误而没有得到想要的结果，例如：求a与b的和，你写成了a-b
对于异常，一般有两种解决方法：一是遇到错误就终止程序的运行。另一种方法是由程序员在编写程序时，就考虑到错误的检测、错误消息的提示，以及错误的处理。
Java中是如何表示不同的异常情况，又是如何让程序员得知，并处理异常的呢？
Java中把不同的异常用不同的类表示，一旦发生某种异常，就通过创建该异常类型的对象，并且抛出，然后程序员可以catch到这个异常对象，并处理，如果无法catch到这个异常对象，那么这个异常对象将会导致程序终止。

8.2 异常体系

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。
JavaSE_第8章异常 - 图1

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。
- 例如：StackOverflowError和OOM（OutOfMemoryError）。
Exception:表示异常，其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，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。
- 例如：空指针访问、试图读取不存在的文件、网络连接中断、数组角标越界

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。

出现异常,不要紧张,把异常的简单类名,拷贝到API中去查。

8.3 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。(如文件找不到异常)
运行时期异常:runtime异常。在运行时期,检查异常.在编译时期,运行异常不会被编译器检测到(不报错)。(如数组索引越界异常，类型转换异常)。程序员应该积极避免其出现的异常，而不是使用try..catch处理，因为这类异常很普遍，若都使用try..catch或throws处理可能会对程序的可读性和运行效率产生影响。

JavaSE_第8章异常 - 图2

演示常见的错误和异常

1、VirtualMachineError

最常见的就是：StackOverflowError、OutOfMemoryError
@Test
public void test01(){
//StackOverflowError
digui();
}

public void digui(){<br />        digui();<br />    }<br />    @Test<br />    public void test02(){<br />        //OutOfMemoryError<br />        //方式一：<br />        int[] arr = new int[Integer.MAX_VALUE];<br />    }<br />    @Test<br />    public void test03(){<br />        //OutOfMemoryError<br />        //方式二：<br />        StringBuilder s = new StringBuilder();<br />        while(true){<br />            s.append("atguigu");<br />        }<br />    }<br />

2、运行时异常

@Test<br />    public void test01(){<br />        //NullPointerException<br />        int[][] arr = new int[3][];<br />        System.out.println(arr[0].length);<br />    }

@Test<br />    public void test02(){<br />        //ClassCastException<br />        Person p = new Man();<br />        Woman w = (Woman) p;<br />    }

@Test<br />    public void test03(){<br />        //ArrayIndexOutOfBoundsException<br />        int[] arr = new int[5];<br />        for (int i = 1; i <= 5; i++) {<br />            System.out.println(arr[i]);<br />        }<br />    }

@Test<br />    public void test04(){<br />        //InputMismatchException<br />        Scanner input = new Scanner(System.in);<br />        System.out.print("请输入一个整数：");<br />        int num = input.nextInt();<br />    }

@Test<br />    public void test05(){<br />        int a = 1;<br />        int b = 0;<br />        //ArithmeticException<br />        System.out.println(a/b);<br />    }<br />

3、编译时异常

@Test<br />    public void test06() throws InterruptedException{<br />        Thread.sleep(1000);//休眠1秒<br />    }

@Test<br />    public void test07() throws FileNotFoundException{<br />        FileInputStream fis = new FileInputStream("Java学习秘籍.txt");<br />    }

@Test<br />    public void test08() throws SQLException{<br />        Connection conn = DriverManager.getConnection("....");<br />    }<br />

8.4 异常的抛出机制

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：
JavaSE_第8章异常 - 图3

JavaSE_第8章异常 - 图4

8.5 异常的处理

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

8.5.1 异常throw

Java程序的执行过程中如出现异常，会生成一个异常类对象，该异常对象将被提交给Java运行时系统，这个过程称为抛出(throw)异常。异常对象的生成有两种方式：

由虚拟机自动生成：程序运行过程中，虚拟机检测到程序发生了问题，如果在当前代码中没有找到相应的处理程序，就会在后台自动创建一个对应异常类的实例对象并抛出——自动抛出
由开发人员手动创建：Exception exception = new ClassCastException();——创建好的异常对象不抛出对程序没有任何影响，和创建一个普通对象一样，但是一旦throw抛出，就会对程序运行产生影响了。

下面我们说明手动抛出异常：
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，这时可以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。

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 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);<br />        System.out.println("over");<br />    }<br />    /*<br />     * 根据 索引找到数组中对应的元素<br />     */<br />    public static int getElement(int[] arr,int index){ <br />        if(arr == null){<br />            /*<br />             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。<br />             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。 <br />              */<br />            throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");<br />        }<br />           //判断  索引是否越界<br />        if(index<0 || index>arr.length-1){<br />             /*<br />             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。<br />             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。 <br />              */<br />             throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥们，角标越界了~~~");<br />        }<br />        int element = arr[index];<br />        return element;<br />    }<br />}<br />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。<br />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。<br />

练习1

1、声明Husband类，包含姓名和妻子属性，属性私有化，提供一个Husband(String name)的构造器，重写toString方法，返回丈夫姓名和妻子的姓名
2、声明Wife类，包含姓名和丈夫属性，属性私有化，提供一个Wife(String name)的构造器，重写toString方法，返回妻子的姓名和丈夫的姓名
3、声明TestMarry类，在main中，创建Husband和Wife对象后直接打印妻子和丈夫对象，查看异常情况，看如何解决

练习2

1、声明银行账户类Account
（1）包含账号、余额属性，要求属性私有化，提供无参和有参构造，
（2）包含取款方法，当取款金额为负数时，抛出IllegalArgumentException，异常信息为“取款金额有误，不能为负数”，当取款金额超过余额时，抛出UnsupportedOperationException，异常信息为“取款金额不足，不支持当前取款操作”
（3）包含存款方法，当取款金额为负数时，抛出IllegalArgumentException，异常信息为“存款金额有误，不能为负数”
2、编写测试类，创建账号对象，并调用取款和存款方法，并传入非法参数，测试发生对应的异常。

8.5.2 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).
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：
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;

public class TestException {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
readFile(“不敲代码学会Java秘籍.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<br />    public static void readFile(String filePath) throws FileNotFoundException{<br />        File file = new File(filePath);<br />        if(!file.exists()){<br />            throw new FileNotFoundException(filePath+"文件不存在");<br />        }<br />    }

}
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。
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;

public class TestException {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException,IllegalAccessException {
readFile(“不敲代码学会Java秘籍.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<br />    public static void readFile(String filePath) throws FileNotFoundException,IllegalAccessException{<br />        File file = new File(filePath);<br />        if(!file.exists()){<br />            throw new FileNotFoundException(filePath+"文件不存在");<br />        }<br />        if(!file.isFile()){<br />            throw new IllegalAccessException(filePath + "不是文件，无法直接读取");<br />        }<br />        //...<br />    }

}

练习

1、声明银行账户类Account
（1）包含账号、余额属性，要求属性私有化，提供无参和有参构造，
（2）包含取款方法，当取款金额为负数时，抛出Exception，异常信息为“越取你余额越多，想得美”，当取款金额超过余额时，抛出Exception，异常信息为“取款金额不足，不支持当前取款操作”
（3）包含存款方法，当取款金额为负数时，抛出Exception，异常信息为“越存余额越少，你愿意吗？”
2、编写测试类，创建账号对象，并调用取款和存款方法，并传入非法参数，测试发生对应的异常。

8.5.3 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1 e){
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2 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。

可以有多个catch块，按顺序匹配。
如果多个异常类型有包含关系，那么小上大下

演示如下：
public class TestException {
public static void main(String[] args) {
try {
readFile(“不敲代码学会Java秘籍.txt”);
} catch (FileNotFoundException e) {
// e.printStackTrace();
// System.out.println(“好好敲代码，不要老是想获得什么秘籍”);
System.out.println(e.getMessage());
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}

    System.out.println("继续学习吧...");<br />    }

// 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<br />    public static void readFile(String filePath) throws FileNotFoundException, IllegalAccessException{<br />        File file = new File(filePath);<br />        if(!file.exists()){<br />            throw new FileNotFoundException(filePath+"文件不存在");<br />        }<br />        if(!file.isFile()){<br />            throw new IllegalAccessException(filePath + "不是文件，无法直接读取");<br />        }<br />        //...<br />    }

}
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 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。

8.5.4 finally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{
无论try中是否发生异常，也无论catch是否捕获异常，也不管try和catch中是否有return语句，都一定会执行
}

或
try{

}finally{
无论try中是否发生异常，也不管try中是否有return语句，都一定会执行。
}
注意:finally不能单独使用。
当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法，例如System.exit(0),此时finally才不会执行,否则finally永远会执行。
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：
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;

public class TestException {
public static void main(String[] args) {
readFile(“不敲代码学会Java秘籍.txt”);
System.out.println(“继续学习吧…”);
}

// 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<br />    public static void readFile(String filePath) {<br />        File file = new File(filePath);<br />        FileInputStream fis = null;<br />        try {

        if(!file.exists()){<br />                throw new FileNotFoundException(filePath+"文件不存在");<br />            }<br />            if(!file.isFile()){<br />                throw new IllegalAccessException(filePath + "不是文件，无法直接读取");<br />            }<br />            fis = new FileInputStream(file);<br />            //...<br />        } catch (Exception e) {<br />            //抓取到的是编译期异常  抛出去的是运行期 <br />            throw new RuntimeException(e);<br />        }finally{<br />            System.out.println("无论如何，这里的代码一定会被执行");<br />            try {<br />                if(fis!=null){<br />                    fis.close();<br />                }<br />            } catch (IOException e) {<br />                //抓取到的是编译期异常  抛出去的是运行期 <br />                throw new RuntimeException(e);<br />            }<br />        }

}<br />}

8.5.5 finally与return

形式一：从try回来

public class TestReturn {
public static void main(String[] args) {
int result = test(“12”);
System.out.println(result);
}

public static int test(String str){<br />        try{<br />            Integer.parseInt(str);<br />            return 1;<br />        }catch(NumberFormatException e){<br />            return -1;<br />        }finally{<br />            System.out.println("test结束");<br />        }<br />    }<br />}

形式二：从catch回来

public class TestReturn {
public static void main(String[] args) {
int result = test(“a”);
System.out.println(result);
}

public static int test(String str){<br />        try{<br />            Integer.parseInt(str);<br />            return 1;<br />        }catch(NumberFormatException e){<br />            return -1;<br />        }finally{<br />            System.out.println("test结束");<br />        }<br />    }<br />}

形式三：从finally回来