Java异常处理基础知识笔记：异常处理机制、异常继承关系、捕获异常、抛出异常、异常的传播、异常调用栈、自定义异常、第三方日志库

一、Java中的异常

1、Java内置了一套异常处理机制，总是使用异常来表示错误。异常是一种class，因此它本身带有类型信息。异常可以在任何地方抛出，但只需要在上层捕获，这样就和方法调用分离了

2、Java异常的继承关系

　　从继承关系可知：Throwable是异常体系的根，它继承自Object。Throwable有两个体系：Error和Exception，Error表示严重的错误，程序对此一般无能为力。如：

• OutOfMemoryError：内存耗尽
• NoClassDefFoundError：无法加载某个Class
• StackOverflowError：栈溢出

　　而Exception则是运行时的错误，它可以被捕获并处理。某些异常是应用程序逻辑处理的一部分，应该捕获并处理。例如：

• NumberFormatException：数值类型的格式错误
• FileNotFoundException：未找到文件
• SocketException：读取网络失败

　　还有一些异常是程序逻辑编写不对造成的，应该修复程序本身。例如：

• NullPointerException：对某个null的对象调用方法或字段
• IndexOutOfBoundsException：数组索引越界

　　Exception又分为两大类：

（1）RuntimeException以及它的子类；

（2）非RuntimeException（包括IOException、ReflectiveOperationException等等）

3、Java规定：

• 必须捕获的异常，包括Exception及其子类，但不包括RuntimeException及其子类，这种类型的异常称为Checked Exception。

• 不需要捕获的异常，包括Error及其子类，RuntimeException及其子类。

4、捕获异常使用try...catch语句，把可能发生异常的代码放到try {...}中，然后使用catch捕获对应的Exception及其子类

5、在方法定义的时候，使用throws Xxx表示该方法可能抛出的异常类型。调用方在调用的时候，必须强制捕获这些异常，否则编译器会报错。

6、只要是方法声明的Checked Exception，不在调用层捕获，也必须在更高的调用层捕获。所有未捕获的异常，最终也必须在main()方法中捕获，不会出现漏写try的情况。这是由编译器保证的。main()方法也是最后捕获Exception的机会。

7、不推荐捕获了异常但不进行任何处理。所有异常都可以调用printStackTrace()方法打印异常栈，这是一个简单有用的快速打印异常的方法。

二、捕获异常

1、可以使用多个catch语句，每个catch分别捕获对应的Exception及其子类。JVM在捕获到异常后，会从上到下匹配catch语句，匹配到某个catch后，执行catch代码块，然后不再继续匹配。简单地说就是：多个catch语句只有一个能被执行。

2、存在多个catch的时候，catch的顺序非常重要：子类必须写在前面。

public static void main(String[] args) {
    try {
        process1();
    } catch (IOException e) {
        System.out.println("IO error");
    } catch (UnsupportedEncodingException e) { // 永远捕获不到
        System.out.println("Bad encoding");
    }
}

　　对于上面的代码，UnsupportedEncodingException异常是永远捕获不到的，因为它是IOException的子类。当抛出UnsupportedEncodingException异常时，会被catch (IOException e) { ... }捕获并执行。因此，正确的写法是把子类放到前面。

3、finally语句 —— finally是用来保证一些代码必须执行的

　　无论是否有异常发生，如果我们都希望执行一些语句，例如清理工作，怎么写？ —— Java的try ... catch机制还提供了finally语句，finally语句块保证有无错误都会执行。注意finally有几个特点：

（1）finally语句不是必须的，可写可不写；

（2）finally总是最后执行。

4、捕获多种异常：如果某些异常的处理逻辑相同，但是异常本身不存在继承关系，那么就得编写多条catch子句，因为处理IOException和NumberFormatException的代码是相同的，所以我们可以把它两用|合并到一起。

public static void main(String[] args) {
    try {
    } catch (IOException | NumberFormatException e) { // IOException或NumberFormatException
        System.out.println("Bad input");
    } catch (Exception e) {
        System.out.println("Unknown error");
    }
}

三、抛出异常

1、异常的传播：当某个方法抛出了异常时，如果当前方法没有捕获异常，异常就会被抛到上层调用方法，直到遇到某个try ... catch被捕获为止。

2、如何抛出异常？参考Integer.parseInt()方法，抛出异常分两步：实际上，绝大部分抛出异常的代码都会合并写成一行：throw new NullPointerException();

// 1、创建某个Exception的实例
NullPointerException e = new NullPointerException();

// 2、用throw语句抛出
throw e

3、异常屏蔽：在finally里抛出异常后，原来在catch中准备抛出的异常就“消失”了，因为只能抛出一个异常。没有被抛出的异常称为“被屏蔽”的异常（Suppressed Exception）。

四、自定义异常

1、Java标准库定义的常用异常包括

Exception
│
├─ RuntimeException
│  │
│  ├─ NullPointerException
│  │
│  ├─ IndexOutOfBoundsException
│  │
│  ├─ SecurityException
│  │
│  └─ IllegalArgumentException
│     │
│     └─ NumberFormatException
│
├─ IOException
│  │
│  ├─ UnsupportedCharsetException
│  │
│  ├─ FileNotFoundException
│  │
│  └─ SocketException
│
├─ ParseException
│
├─ GeneralSecurityException
│
├─ SQLException
│
└─ TimeoutException

2、在一个大型项目中，可以自定义新的异常类型，但是，保持一个合理的异常继承体系是非常重要的。一个常见的做法是自定义一个BaseException作为“根异常”，然后，派生出各种业务类型的异常。

3、BaseException需要从一个适合的Exception派生，通常建议从RuntimeException派生：

public class BaseException extends RuntimeException {
}

// 其他业务类型的异常就可以从BaseException派生：
public class UserNotFoundException extends BaseException {
}

public class LoginFailedException extends BaseException {
}

4、自定义的BaseException应该提供多个构造方法：

5、小结：

　　抛出异常时，尽量复用JDK已定义的异常类型；

　　自定义异常体系时，推荐从RuntimeException派生“根异常”，再派生出业务异常；

　　自定义异常时，应该提供多种构造方法。

五、NullPointerException

　　NullPointerException即空指针异常，俗称NPE。如果一个对象为null，调用其方法或访问其字段就会产生NullPointerException，这个异常通常是由JVM抛出的。

　　指针这个概念实际上源自C语言，Java语言中并无指针。我们定义的变量实际上是引用，Null Pointer更确切地说是Null Reference，不过两者区别不大。

六、使用JDK Logging

　　日志是为了替代System.out.println()，可以定义格式，重定向到文件等；

　　日志可以存档，便于追踪问题；

　　日志记录可以按级别分类，便于打开或关闭某些级别；

　　可以根据配置文件调整日志，无需修改代码；

　　Java标准库提供了java.util.logging来实现日志功能。

七、第三方日志库

1、Commons Logging 与 Log4j

　　通过Commons Logging实现日志，不需要修改代码即可使用Log4j；

　　使用Log4j只需要把log4j2.xml和相关jar放入classpath；

　　如果要更换Log4j，只需要移除log4j2.xml和相关jar；

　　只有扩展Log4j时，才需要引用Log4j的接口（例如，将日志加密写入数据库的功能，需要自己开发）。

2、SLF4J和Logback

　　SLF4J和Logback可以取代Commons Logging和Log4j；始终使用SLF4J的接口写入日志，使用Logback只需要配置，不需要修改代码。