异常

主要内容

• 异常

第一章 异常

1.1 异常概念

异常，就是不正常的意思。在生活中:医生说,你的身体某个部位有异常,该部位和正常相比有点不同,该部位的功能将受影响.在程序中的意思就是：

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

在Java等面向对象的编程语言中，异常本身是一个类，产生异常就是创建异常对象并抛出了一个异常对象。Java处理异常的方式是中断处理。

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.

1.2 异常体系

异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题，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。

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。

• Exception:表示异常，异常产生后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。

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。

• public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。

出现异常,不要紧张,把异常的简单类名,拷贝到API中去查。

1.3 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。(如日期格式化异常)

• 运行时期异常:runtime异常。在运行时期,检查异常.在编译时期,运行异常不会编译器检测(不报错)。(如数学异常)

1.4 异常的产生过程解析

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：

!

第二章 异常的处理

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

2.1 抛出异常throw

在编写程序时，我们必须要考虑程序出现问题的情况。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，传递合法的数据进来。这时需要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？

1. 创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写)。

2. 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。 作用:可以使用throw关键字在指定的方法中抛出指定的异常 使用格式: throw new xxxException("异常产生的原因"); 注意: 1.throw关键字必须写在方法的内部 2.throw关键字后边new的对象必须是Exception或者Exception的子类对象 3.throw关键字抛出指定的异常对象,我们就必须处理这个异常对象 throw关键字后边创建的是RuntimeException或者是 RuntimeException的子类对象,我们可以不处理,默认交给JVM处理(打印异常对象,中断程序) throw关键字后边创建的是编译异常(写代码的时候报错),我们就必须处理这个异常,要么throws,要么try...catch

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 Demo03Throw {
   public static void main(String[] args) {
       //int[] arr = null;
       int[] arr = new int[3];
       int e = getElement(arr,3);
       System.out.println(e);
  }
   /*
       定义一个方法,获取数组指定索引处的元素
       参数:
           int[] arr
           int index
       以后(工作中)我们首先必须对方法传递过来的参数进行合法性校验
       如果参数不合法,那么我们就必须使用抛出异常的方式,告知方法的调用者,传递的参数有问题
       注意:
           NullPointerException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
           ArrayIndexOutOfBoundsException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
    */
   public static int getElement(int[] arr,int index){
       /*
           我们可以对传递过来的参数数组,进行合法性校验
           如果数组arr的值是null
           那么我们就抛出空指针异常,告知方法的调用者"传递的数组的值是null"
        */
       if(arr == null){
           throw new NullPointerException("传递的数组的值是null");
      }
​
       /*
           我们可以对传递过来的参数index进行合法性校验
           如果index的范围不在数组的索引范围内
           那么我们就抛出数组索引越界异常,告知方法的调用者"传递的索引超出了数组的使用范围"
        */
       if(index<0 || index>arr.length-1){
           throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的索引超出了数组的使用范围");
      }
​
       int ele = arr[index];
       return ele;
  }

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

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。

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。

2.2 Objects非空判断

还记得我们学习过一个类Objects吗，曾经提到过它由一些静态的实用方法组成，这些方法是null-save（空指针安全的）或null-tolerant（容忍空指针的），那么在它的源码中，对对象为null的值进行了抛出异常操作。

Obects类中的静态方法

• public static <T> T requireNonNull(T obj):查看指定引用对象不是null。

查看源码发现这里对为null的进行了抛出异常操作：

public static <T> T requireNonNull(T obj) {
   if (obj == null)
    throw new NullPointerException();
   return obj;
}

package com.itheima.demo01.Exception;
​
import java.util.Objects;
public class Demo04Objects {
   public static void main(String[] args) {
       method(null);
  }
​
   public static void method(Object obj){
       //对传递过来的参数进行合法性判断,判断是否为null
       /*if(obj == null){
           throw new NullPointerException("传递的对象的值是null");
       }*/
​
       //Objects.requireNonNull(obj);
       Objects.requireNonNull(obj,"传递的对象的值是null");
  }
}

2.3 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).

throws关键字:异常处理的第一种方式,交给别人处理
作用:
  当方法内部抛出异常对象的时候,那么我们就必须处理这个异常对象
  可以使用throws关键字处理异常对象,会把异常对象声明抛出给方法的调用者处理(自己不处理,给别人处理),最终交给JVM处理-->中断处理
使用格式:在方法声明时使用
  修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws AAAExcepiton,BBBExcepiton...{
      throw new AAAExcepiton("产生原因");
      throw new BBBExcepiton("产生原因");
      ...
  }
注意:
  1.throws关键字必须写在方法声明处
  2.throws关键字后边声明的异常必须是Exception或者是Exception的子类
  3.方法内部如果抛出了多个异常对象,那么throws后边必须也声明多个异常
      如果抛出的多个异常对象有子父类关系,那么直接声明父类异常即可
  4.调用了一个声明抛出异常的方法,我们就必须的处理声明的异常
  （out+回车 继续申明   生成throws后面的内容
  public static void main(String[] args) throws IOException）
      要么继续使用throws声明抛出,交给方法的调用者处理,最终交给JVM
      要么try...catch自己处理异常

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：

public class ThrowsDemo {
   public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
       read("a.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
   public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
       if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
           // 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
           throw new FileNotFoundException("文件不存在");
      }
  }
}

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。

public class ThrowsDemo2 {
   public static void main(String[] args) throws IOException {
       read("a.txt");
  }
​
   public static void read(String path)throws FileNotFoundException, IOException {
       if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
           // 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
           throw new FileNotFoundException("文件不存在");
      }
       if (!path.equals("b.txt")) {
           throw new IOException();
      }
  }
}

public class Demo03Throw {
   public static void main(String[] args) {
       //int[] arr = null;
       int[] arr = new int[3];
       int e = getElement(arr,3);
       System.out.println(e);
  }
   /*
       定义一个方法,获取数组指定索引处的元素
       参数:
           int[] arr
           int index
       以后(工作中)我们首先必须对方法传递过来的参数进行合法性校验
       如果参数不合法,那么我们就必须使用抛出异常的方式,告知方法的调用者,传递的参数有问题
       注意:
           NullPointerException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
           ArrayIndexOutOfBoundsException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
    */
   public static int getElement(int[] arr,int index){
       /*
           我们可以对传递过来的参数数组,进行合法性校验
           如果数组arr的值是null
           那么我们就抛出空指针异常,告知方法的调用者"传递的数组的值是null"
        */
       if(arr == null){
           throw new NullPointerException("传递的数组的值是null");
      }

 

2.4 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:

1. 该方法不处理,而是声明抛出,由该方法的调用者来处理(throws)。

2. 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  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。

注意:try和catch都不能单独使用,必须连用。

演示如下：

public class TryCatchDemo {
   public static void main(String[] args) {
       try {// 当产生异常时，必须有处理方式。要么捕获，要么声明。
           read("b.txt");
      } catch (FileNotFoundException e) {// 括号中需要定义什么呢？
        //try中抛出的是什么异常，在括号中就定义什么异常类型
           System.out.println(e);
      }
       System.out.println("over");
  }
   /*
    *
    * 我们 当前的这个方法中 有异常 有编译期异常
    */
   public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
       if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
           // 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
           throw new FileNotFoundException("文件不存在");
      }
  }
}

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 String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。

• 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。

2.4 finally 代码块

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:自身需要处理异常,最终还得关闭资源。

注意:finally不能单独使用。

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：

public class TryCatchDemo4 {
   public static void main(String[] args) {
       try {
           read("a.txt");
      } catch (FileNotFoundException e) {
           //抓取到的是编译期异常 抛出去的是运行期
           throw new RuntimeException(e);
      } finally {
           System.out.println("不管程序怎样，这里都将会被执行。");
      }
       System.out.println("over");
  }
   /*
    *
    * 我们 当前的这个方法中 有异常 有编译期异常
    */
   public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
       if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
           // 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
           throw new FileNotFoundException("文件不存在");
      }
  }
}

如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况.
*/
public class Demo02Exception {
 public static void main(String[] args) {
     int a = getA();
     System.out.println(a);
 }

 //定义一个方法,返回变量a的值
 public static int getA(){
     int a = 10;
     try{
         return a;
     }catch (Exception e){
         System.out.println(e);
     }finally {
         //一定会执行的代码
         a = 100;
         return a;
     }

当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法,此时finally才不会执行,否则finally永远会执行。

!

2.5 异常注意事项

• 多个异常使用捕获又该如何处理呢？

  1. 多个异常分别处理。

  2. 多个异常一次捕获，多次处理。

  3. 多个异常一次捕获一次处理。

  一般我们是使用一次捕获多次处理方式，格式如下：

  try{
       编写可能会出现异常的代码
  }catch(异常类型A  e){  当try中出现A类型异常,就用该catch来捕获.
       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B  e){  当try中出现B类型异常,就用该catch来捕获.
       处理异常的代码
       //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
  }

  注意:这种异常处理方式，要求多个catch中的异常不能相同，并且若catch中的多个异常之间有子父类异常的关系，那么子类异常要求在上面的catch处理，父类异常在下面的catch处理。

• 运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。

• 如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况.

• 如果父类抛出了多个异常,子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。

• 父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出

public class Demo01Exception {
    public static void main(String[] args) {
     
        //1. 多个异常分别处理。
       /* try {
            int[] arr = {1,2,3};
            System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
        }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }

        try{
            List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
            System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
        }catch (IndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }*/

        //2. 多个异常一次捕获，多次处理。
        /*try {
            int[] arr = {1,2,3};
            //System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
            List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
            System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
        }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }catch (IndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }*/

        /*
            一个try多个catch注意事项:
                catch里边定义的异常变量,如果有子父类关系,那么子类的异常变量必须写在上边,否则就会报错
                ArrayIndexOutOfBoundsException extends IndexOutOfBoundsException
         */
        /*try {
            int[] arr = {1,2,3};
            //System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
            List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
            System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
        }catch (IndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }*/

        //3. 多个异常一次捕获一次处理。
        /*try {
            int[] arr = {1,2,3};
            //System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
            List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
            System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e);
        }*/

        //运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
        //默认给虚拟机处理,终止程序,什么时候不抛出运行时异常了,在来继续执行程序
        int[] arr = {1,2,3};
        System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
        List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
        System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3

        System.out.println("后续代码!");

 

 

第三章 自定义异常

3.1 概述

为什么需要自定义异常类:

我们说了Java中不同的异常类,分别表示着某一种具体的异常情况,那么在开发中总是有些异常情况是SUN没有定义好的,此时我们根据自己业务的异常情况来定义异常类。例如年龄负数问题,考试成绩负数问题等等。

在上述代码中，发现这些异常都是JDK内部定义好的，但是实际开发中也会出现很多异常,这些异常很可能在JDK中没有定义过,例如年龄负数问题,考试成绩负数问题.那么能不能自己定义异常呢？

什么是自定义异常类:

在开发中根据自己业务的异常情况来定义异常类.

自定义一个业务逻辑异常: RegisterException。一个注册异常类。

异常类如何定义:

1. 自定义一个编译期异常: 自定义类 并继承于java.lang.Exception。

2. 自定义一个运行时期的异常类:自定义类 并继承于java.lang.RuntimeException。

   自定义异常类: java提供的异常类,不够我们使用,需要自己定义一些异常类 格式: public class XXXExcepiton extends Exception | RuntimeException{ 添加一个空参数的构造方法 添加一个带异常信息的构造方法 } 注意: 1.自定义异常类一般都是以Exception结尾,说明该类是一个异常类 2.自定义异常类,必须的继承Exception或者RuntimeException 继承Exception:那么自定义的异常类就是一个编译期异常,如果方法内部抛出了编译期异常,就必须处理这个异常,要么throws,要么try...catch 继承RuntimeException:那么自定义的异常类就是一个运行期异常,无需处理,交给虚拟机处理(中断处理)

   package com.itheima.demo04.MyException;
   public class RegisterException extends /*Exception*/ RuntimeException{
       //添加一个空参数的构造方法
       public RegisterException(){
           super();
       }
   
       /*
           添加一个带异常信息的构造方法
           查看源码发现,所有的异常类都会有一个带异常信息的构造方法,方法内部会调用父类带异常信息的构造方法,让父类来处理这个异常信息
        */
       public RegisterException(String message){
           super(message);
       }
   }

3.2 自定义异常的练习

要求：我们模拟注册操作，如果用户名已存在，则抛出异常并提示：亲，该用户名已经被注册。

首先定义一个登陆异常类RegisterException：

// 业务逻辑异常
public class RegisterException extends Exception {
    /**
     * 空参构造
     */
    public RegisterException() {
    }

    /**
     *
     * @param message 表示异常提示
     */
    public RegisterException(String message) {
        super(message);
    }
}

模拟登陆操作，使用数组模拟数据库中存储的数据，并提供当前注册账号是否存在方法用于判断。

public class Demo {
    // 模拟数据库中已存在账号
    private static String[] names = {"bill","hill","jill"};
   
    public static void main(String[] args) {     
        //调用方法
        try{
              // 可能出现异常的代码
            checkUsername("nill");
            System.out.println("注册成功");//如果没有异常就是注册成功
        }catch(RegisterException e){
            //处理异常
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //判断当前注册账号是否存在
    //因为是编译期异常，又想调用者去处理 所以声明该异常
    public static boolean checkUsername(String uname) throws LoginException{
        for (String name : names) {
            if(name.equals(uname)){//如果名字在这里面 就抛出登陆异常
                throw new RegisterException("亲"+name+"已经被注册了！");
            }
        }
        return true;
    }
}

分析: 1.使用数组保存已经注册过的用户名(数据库) 2.使用Scanner获取用户输入的注册的用户名(前端,页面) 3.定义一个方法,对用户输入的中注册的用户名进行判断 遍历存储已经注册过用户名的数组,获取每一个用户名 使用获取到的用户名和用户输入的用户名比较 true: 用户名已经存在,抛出RegisterException异常,告知用户"亲，该用户名已经被注册"; false: 继续遍历比较 如果循环结束了,还没有找到重复的用户名,提示用户"恭喜您,注册成功!";

import java.util.Scanner;

/*
   
 */
public class Demo01RegisterException {
    // 1.使用数组保存已经注册过的用户名(数据库)
    static String[] usernames = {"张三","李四","王五"};

    public static void main(String[] args) /*throws RegisterException*/ {
        //2.使用Scanner获取用户输入的注册的用户名(前端,页面)
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入您要注册的用户名:");
        String username = sc.next();
        checkUsername(username);

    }

    //3.定义一个方法,对用户输入的中注册的用户名进行判断
    public static void checkUsername(String username) /*throws RegisterException*/ {
        //遍历存储已经注册过用户名的数组,获取每一个用户名
        for (String name : usernames) {
            //使用获取到的用户名和用户输入的用户名比较
            if(name.equals(username)){
                //true:用户名已经存在,抛出RegisterException异常,告知用户"亲，该用户名已经被注册";
                try {
                    throw new RegisterException("亲，该用户名已经被注册");
                } catch (RegisterException e) {
                    e.printStackTrace();
                    return; //结束方法
                }
            }
        }

        //如果循环结束了,还没有找到重复的用户名,提示用户"恭喜您,注册成功!";
        System.out.println("恭喜您,注册成功!");
    }