【软件构造】第七章第二节 错误与异常处理

第七章第二节 错误与异常处理

本节关注：Java中错误和异常处理的典 型技术——把原理落实到代码上！

Outline：

• Java中的错误和异常（java.lang.throwable）
• 异常
  • Runtime异常与其他异常（Exception）
  • Checked异常和unchecked异常
• checked异常的处理机制
• 自定义异常

 Notes：

## Java中的错误和异常

【Throwable】

• Java.lang.throwable 
  • Throwable 类是 Java 语言中所有错误或异常的超类。
  • 继承的类：extends Object。
  • 实现的接口：implements Serializable。
  • 直接已知子类：Error, Exception（直接已知子类：IOException、RuntimeException）。

 【Error】

• Error类描述很少发生的Java运行时系统内部的系统错误和资源耗尽情况（例如，VirtualMachineError，LinkageError）。
• 对于内部错误：程序员通常无能为力，一旦发生，想办法让程序优雅的结束
• Error的类型：
  • 用户输入错误
    • 例如：用户要求连接到语法错误的URL，网络层会投诉。
  • 设备错误
    • 硬件并不总是做你想做的。
    • 输出器被关闭
  • 物理限制
    • 磁盘可以填满
    • 可能耗尽了可用内存
•  典型错误：

## 异常（Exception）

• 异常：程序执行中的非正常事件，程序无法再按预想的流程执行。
• 异常处理：
  • 将错误信息传递给上层调用者，并报告“案发现场”的信息。
  • return之外的第二种退出途径：若找不到异常处理程序，整个系统完全退出

【异常按结构层次的分类】

• 运行时异常：由程序员处理不当造成，如空指针、数组越界、类型转换
• 其他异常：程序员无法完全控制的外在问题所导致的，通常为IOE异常，即找不到文件路径等

【异常按处理机制角度的分类】

• 为什么区分checked 和 unchecked：原因其实很简单，编译器将检查你是否为所有的已检查异常提供了异常处理机制，比如说我们使用Class.forName()来查找给定的字符串的class对象的时候，如果没有为这个方法提供异常处理，编译是无法通过的。 
• Checked exception：
  • 编译器可帮助检查你的程序是否已抛出或处理了可能的异常
  • 异常的向上抛出机制进行处理，如果子类可能产生A异常，那么在父类中也必须throws A异常。可能导致的问题：代码效率低，耦合度过高。
  • checked exception是需要强制catch的异常，你在调用这个方法的时候，你如果不catch这个异常，那么编译器就会报错，比如说我们读写文件的时候会catch IOException，执行数据库操作会有SQLException等。

• • 对checked Exception处理机制　　　　
    • 抛出：声明是throws，抛出时throw　　　　
    • 捕获（try/catch）：try出现异常，忽略后面代码直接进入catch；无异常不进入catch；若catch中没有匹配的异常处理，程序退出；若子类重写了父类方法，父类方法没有抛出异常，子类应自己处理全部异常而不再传播；子类从父类继承的方法不能增加或更改异常
    • 处理：不能代替简单的测试，尽量苛刻、不过分细化、将正常处理与异常处理分开、利用好层次结构、早抛出晚捕获、避免不必要的检查
    • 清理现场、释放资源（finally）：finally中语句不论有无异常都执行

import java.io.*;
public class className
{
  public void deposit(double amount) throws RemoteException
  {
    // Method implementation
    throw new RemoteException();
  }
  //Remainder of class definition
}

• unchecked exception：
  • 程序猿对此不做任何事情，不得不重写你的代码（不需要在编译时使用try-catch等机制处理）
  • 这类异常都是RuntimeException的子类，它们不能通过client code来试图解决
  • 这种异常不是必须需要catch的，你是无法预料的，比如说你在调用一个 list.szie()的时候，如果这个list为null，那么就会报NUllPointerException，而这个异常就是 RuntimeException，也就是UnChecked Exception
  • 常见的unchecked exception：JVM抛出，如空指针、数组越界、数据格式、不合法的参数、不合法的状态、找不到类等

 

public class NullPointerExceptionExample {
    public static void main(String args[]){
        String str=null;
        System.out.println(str.trim());
    }
}

Exception in thread "main"  java.lang.NullPointerException

 【checked和unchecked总结】

• 当要决定是采用checked exception还是Unchecked exception的时候，问一个问题： “如果这种异常一旦抛出，client会做 怎样的补救？”
  • 如果客户端可以通过其他的方法恢复异常，那么采用checked exception；
  • 如果客户端对出现的这种异常无能为力，那么采用unchecked exception；
  • 异常出现的时候，要做一些试图恢复它的动作而不要仅仅的打印它的信息。
• 尽量使用unchecked exception来处理编程错误：因为uncheckedexception不用使客户端代码显式的处理它们，它们自己会在出现的地方挂起程序并打印出异常信息。
• 如果client端对某种异常无能为力，可以把它转变为一个unchecked exception，程序被挂起并返回客户端异常信息

 – Checked exception应该让客户端从中得到丰富的信息。

– 要想让代码更加易读，倾向于用unchecked exception来处理程序中的错误

 

## checked异常的处理机制

 【异常中的LSP原则】

• 如果子类型中override了父类型中的函数，那么子类型中方法抛出的异常不能比父类型抛出的异常类型更广泛
• 子类型方法可以抛出更具体的异常，也可以不抛出任何异常
• 如果父类型的方法未抛出异常，那么子类型的方法也不能抛出异常。
• 其他的参考第五章第二节的LSP

【利用throws进行声明】

• 使用throws声明异常：此时需要告知你的client需要处理这些异常，如果client没有handler来处理被抛出的checked exception，程序就终止执行。
• 程序员必须在方法的spec中明确写清本方法会抛出的所有checked exception，以便于调用该方法的client加以处理
• 在使用throws时，方法要在定义和spec中明确声明所抛出的全部checked exception，没有抛出checked异常，编译出错，Unchecked异常和Error可以不用处理。

【利用throw抛出一个异常】

• 步骤：
  • 找到一个能表达错误的Exception类/或者构造一个新的Exception类
  • 构造Exception类的实例，将错误信息写入
  • 抛出它
• 一旦抛出异常，方法不会再将控制权返回给调用它的client，因此也无需考虑返回错误代码

 【try-catch语句】

• 使用 try 和 catch 关键字可以捕获异常。try/catch 代码块放在异常可能发生的地方。
• try/catch代码块中的代码称为保护代码，
• Catch 语句包含要捕获异常类型的声明。当保护代码块中发生一个异常时，try 后面的 catch 块就会被检查。
• 如果发生的异常包含在 catch 块中，异常会被传递到该 catch 块，这和传递一个参数到方法是一样。

【finally语句】

• 场景：当异常抛出时，方法中正常执行的代码被终止；但如果异常发生前曾申请过某些资源，那么异常发生后这些资源要被恰当的清理，所以需要用finally语句。
• finally 关键字用来创建在 try 代码块后面执行的代码块。
• 无论是否发生异常，finally 代码块中的代码总会被执行。
• 在 finally 代码块中，可以运行清理类型等收尾善后性质的语句。
• finally 代码块出现在 catch 代码块最后：
• 注意下面事项：
  • catch 不能独立于 try 存在。
  • 在 try/catch 后面添加 finally 块并非强制性要求的。
  • try 代码后不能既没 catch 块也没 finally 块。
  • try, catch, finally 块之间不能添加任何代码。

public class ExcepTest{
  public static void main(String args[]){
    int a[] = new int[2];
    try{
       System.out.println("Access element three :" + a[3]);
    }catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
       System.out.println("Exception thrown  :" + e);
    }
    finally{
       a[0] = 6;
       System.out.println("First element value: " +a[0]);
       System.out.println("The finally statement is executed");
    }
  }
}

## 自定义异常

• 如果JDK提供的exception类无法充分描述你的程序发生的错误，可以创建自己的异常类。
  • 如果希望写一个检查性异常类，则需要继承 Exception 类。
  • 如果你想写一个运行时异常类，那么需要继承 RuntimeException 类。

抛出检查型异常：

抛出unchecked exception：