重学Java

引言

本篇博文为 Java 异常处理的常见概念及相关细节梳理，意在重学 Java 查漏补缺。
博文随时会进行更新，补充新的内容并修正错漏，该系列博文旨在帮助自己巩固扎实 Java 基础。
毕竟万丈高楼，基础为重，借此督促自己时常温习回顾。

一、异常概述

异常：在 Java 语言中，将程序执行中发生的不正常情况称为 "异常"。(开发过程中的语法错误和逻辑错误不是异常)

Java 程序在执行过程中所发生的异常事件可分为两类：

• Error：Java 虚拟机无法解决的严重问题。
  • 如：JVM 系统内部错误、资源耗尽等严重情况。
  • 比如：StackOverflowError(栈溢出) 和 OOM(OutOfMemoryError 堆溢出)
  • 一般不编写针对性的代码进行处理
• Exception：其他因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，可以使用针对性的代码进行处理，例如：
  • 空指针访问
  • 试图读取不存在的文件
  • 网络连接中断
  • 数组下标(索引)越界

对于这些错误，一般有两种解决方法：

• 遇到错误就终止程序的运行
• 在编写程序时，考虑到错误的检测、错误消息的提示以及错误的处理

二、异常分类

捕获错误最理想的是在编译期间，但有些错误只有在运行时才会发生，比如：

• 除数为零(一个数除以 0)
• 数组下标越界

分类为：编译时异常、运行时异常

2.1、编译时异常(受检异常 checked)

• Throwable
  • Exception
    • IOException
      • EOFException
      • FileNotFoundException
      • MalformedURLException
      • UnknownHostException
    • ClassNotFoundException
    • CloneNotSupportedException

2.2、运行时异常(非受检异常 unchecked)

Error

• RuntiomException
  • ArithmeticException
  • ClassCastException
  • IllegalArgumentException
  • IllegalStateException
  • IndexOutOfBoundsException
  • NoSuchElementException
  • NullPointerException

2.3、常见异常

java.lang.Throwable
	|----java.lang.Error: 一般不编写针对性的代码进行处理
	|----java.lang.Exception: 可以进行异常的处理
		|----编译时异常(checked)
			|----IOException
				|----FileNotFoundException
            |----ClassNotFoundException
        |----运行时异常(unchecked)
        	|----NullPointerException(空指针异常：引用变量指向 null 使用引用变量时触发)
        	|----ArrayIndexOutOfBoundsException(数组下标越界: array[array.length])
        	|----StringIndexOutOfBoundsException(String 下标越界)
        	|----ClassCastException(类型转换异常: Object obj = new Date();String str = (String)obj;)
        	|----NumberFormatException(数值格式化异常: String str = "a";int num = Integer.parseInt(str);)
        	|----InputMismatchException(输入不匹配异常:Scanner input = Scanner(System.in);input.nextInt();此时键盘键入 a 触发)
        	|----ArithmeticException(算数异常: int result = 1/0;)

三、异常处理

异常的处理："抓抛模型"

• "抛"：程序在正常执行的过程中，一旦出现异常，就会在异常代码处生成一个对应异常类的对象，并将此对象抛出。
  一旦抛出对象后，其后的代码就不再继续执行
• "抓"：可以理解为异常的处理方式
  • try-catch-finally
  • throws

Java 程序的执行过程中如出现异常，会生成一个异常类对象，该异常类对象将被交给 Java 运行时系统，这个过程称为抛出(throw)异常

异常对象的生成：

• 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

3.1、try-catch-finally

格式：

try {
    // 可能出现异常的代码
} catch(异常类型1 变量名1) {
    // 处理异常的方式1
} catch(异常类型2 变量名2) {
    // 处理异常的方式2
}
...
finally {
    // 一定会执行的代码
}

说明：

• finally 是可选的
• 使用 try 将可能出现异常的代码包装起来，在执行过程中，一旦出现异常，就会生成一个异常类的对象，根据此对象的类型，去 catch 中进行匹配
• 一旦 try 中的异常对象匹配到某一个 catch 时，就进入 catch 中进行异常的处理。一旦处理完成就跳出当前的 try-catch 结构(在没有 finally 的情况)。继续执行其后的代码
• catch 中的异常类型如果没有子、父类关系，则声明顺序随意
  catch 中的异常类型如果满足子、父类关系，则要求子类一定声明在父类之前，否则编译报错
• 常用的异常对象处理的方式：
  • String getMessage()：打印异常信息
  • printStackTrace()：打印堆栈
• 在 try 结构中声明的变量，在出了 try 结构后不能再被调用
• try-catch-finally 结构可以嵌套

注意：使用 try-catch-finally 处理编译时异常，使得程序在编译时就不再报错，但是运行时仍可能报错。相当于使用 try-catch-finally 将一个编译时可能出现的异常延迟到运行时出现

3.2、throws + 异常类型

• "throws + 异常类型" 写在方法的声明处。指明此方法执行时，可能会抛出的异常类型
  一旦方法执行时出现异常，仍会在异常代码处生成一个异常类对象，此对象满足 throws 后的异常类型时，就会被抛出。异常代码后续的代码不再继续执行
• try-catch-finally 方式真正的将异常进行了处理
  throws 方式只是将异常抛给了方法的调用者，并没有真正将异常进行处理

3.3、try-catch-finally 与 throws 的使用场景

开发中根据不同场景选用不同的处理方式

• 如果父类中被重写的方法没有 throws 方式处理异常，则子类重写的方法也不能使用 throws，意味着如果子类重写的方法中若涉及异常，必须使用 try-catch-finally 方式处理
• 要执行的方法中，先后又调用了另外的几个方法，这几个方法是通过递进关系执行的，这时建议这几个方法使用 throws 方式进行处理；而这个要执行的方法可以考虑使用 try-catch-finally 方式进行处理

3.4、手动抛出异常

格式：throw new 异常类构造器(参数);

throw 和 throws 的区别：

• throw 表示抛出一个异常类的对象，生成异常类的过程。生命在方法体内
• throws 属于异常处理的一种方式，声明在方法的声明处

3.5、自定义异常类

自定义异常的方式：

• 继承于现有的异常类：RuntimeException、Exception
• 提供全局常量：serialVersionUID：(唯一标识)
• 提供重载的构造器