异常处理机制

一、什么是异常

java的基本理念是“结构不佳的代码不能运行”，在编译期间并不能发现所有的错误，余下的问题必须在运行阶段解决。异常处理是java中唯一正式的错误报告机制。异常情形是指阻止当前的方法或者作用域继续执行的问题。在java中通过异常处理机制来处理程序运行期间出现的错误，提升程序的健壮性。

java中与使用其他对象一样，在堆上创建对象来处理异常。针对不同的异常new出不同的异常对象。异常对象的根类是java.lang.Throwable类。在Java中定义了很多异常类（如OutOfMemoryError、NullPointerException、IndexOutOfBoundsException等），这些异常类分为两大类：Error和Exception。Error即无法处理的异常，一旦发生终止程序的运行。Exception,是我们可以处理的异常。Exception包括hecked exception和unchecked exception两类。

unchecked exception（非检查异常），也称运行时异常（RuntimeException），比如常见的NullPointerException、IndexOutOfBoundsException。对于运行时异常，java编译器不要求必须进行异常捕获处理或者抛出声明，由程序员自行决定。

checked exception（检查异常），也称非运行时异常（运行时异常以外的异常就是非运行时异常），java编译器强制程序员必须进行捕获处理，比如常见的IOExeption和SQLException。对于非运行时异常如果不进行捕获或者抛出声明处理，编译都不会通过。

在Java中，异常类的结构层次图如下图所示：

在Java中，所有异常类的父类是Throwable类，Error类是error类型异常的父类，Exception类是exception类型异常的父类，RuntimeException类是所有运行时异常的父类，RuntimeException以外的并且继承Exception的类是非运行时异常。常见的异:NullPointerException、IndexOutOfBoundsException、ArrayIndexOutOfBoundsException等等。

异常匹配：抛出异常的时候，异常处理系统会按照代码的书写顺序找出“最近”的处理程序，找到匹配的处理程序后，则认为异常得到了处理，然后不再继续查找。查找的时候并不要求抛出的异常同处理程序声明的异常完全匹配，派生类对象匹配其基类的处理程序。那么Exception则是所有的异常类的基类，即可捕获所有的异常。

把“受检查异常“转换为“不受检查的异常”，可以在捕获到的受检查异常后，再次抛出一个不受检查的异常。

二、异常的处理处理方式

1、捕获

异常的捕获主要使用try和catch关键字，被try块包围的代码，表示这段代码中可能出现异常，一旦发生异常，异常对象则被cathch捕获，然后在catch块中进行处理。如下：

public class Demo5 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int i=10/0;
            System.out.println(i);
        } catch (ArithmeticException e) {
            e.printStackTrace(System.err);
        }
    }
}
输出的结果：
java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at com.sun.lp.demo.Demo5.main(Demo5.java:18)

2、抛出

抛出是异常处理的另外一种方式，顾名思义，一旦发生异常，将异常抛出去，处理的关键字是throw和throws,如下：

public class Demo5 {
    public void test() throws Exception{
        try {
            int i = 10/0;
            System.out.println(i);
        } catch (Exception e) {
            //捕获到异常，不处理，将其抛出
            throw e;
        }
        
    }
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Demo5 demo5 = new Demo5();
            demo5.test();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace(System.err);
        }
        
        
    }
    
}

结果输出：

java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at com.sun.lp.demo.Demo5.test(Demo5.java:6)
    at com.sun.lp.demo.Demo5.main(Demo5.java:17)

三、自定义异常

不拘泥于java中已有的异常对象，java提供的异常体系不可能预见所有的异常。所以java提供自定义异常的途径。自定义异常必须从已有异常类的基础上继承和拓展。建立新的异常最简单的方法是让编译器为你产生默认的构造器

public class Demo {

    public void test() throws MyException{
        System.out.println("Exception is from test()");
        throw new MyException();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Demo demo = new Demo();
            demo.test();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("get a Exception");
            e.printStackTrace(System.err);
        }
        
    }
    
}

class MyException extends Exception{
    MyException(){
        System.out.println("自定义异常类");
    }
}

输出结果：

Exception is from test()
自定义异常类
get a Exception
com.test.demo.MyException
    at com.test.demo.Demo.test(Demo.java:5)
    at com.test.demo.Demo.main(Demo.java:11)

四、使用finally进行清理
对于一些代码，无论try块中的异常是否抛出，它们都能执行，达到这个效果可以使用finally子句。finally子句总能运行。

public class FinallyDemo {
    public static int count=0;
    public static void main(String[] args) {
        while(true){
            try {
                if(count++==0)
                    throw new SimpleException();
                System.out.println("No Exception");
            } catch (SimpleException e) {
                System.out.println("get a SimpleException");
            }finally{
                System.out.println("finally 子句执行");
                if(count==2) break;
            }
        }
    }
}
class SimpleException extends Exception{
    SimpleException(){
        super();
    }
}

输出结果：

get a SimpleException
finally 子句执行
No Exception
finally 子句执行

五、几个关键字的使用

1.try关键字用来包围可能会出现异常的逻辑代码，它单独无法使用，必须配合catch或者finally使用。三个块执行的顺序为try—>catch—>finally。Java编译器允许的组合使用形式只有以下三种形式：

try...catch...;       try....finally......;    try....catch...finally...

2.throws和thow关键字

throws出现在方法的声明中，表示该方法可能会抛出的异常，然后交给上层调用它的方法程序处理，允许throws后面跟着多个异常类型。

throw一般用于程序出现某种逻辑，程序员主动抛出指定的异常对象，throw主要出现在方法体中，抛出的异常对象可以进行向上转型。

3.由于垃圾回收机制的存在，finally主要是把除内存资源之外的资源恢复到它们的初始状态，例如：关闭文件流，网络联机，关闭数据库连接等等。

六、异常使用指南

1）在恰当的级别处理问题（在知道如何处理的情况下才捕获异常）

2）解决问题并重新调用产生异常的方法

3）进行少许的修补，然后绕过异常发生的地方继续执行

4）用别的数据进行计算，以代替方法预计会返回的值

5）把当前运行环境下能做的事情尽量做完，然后把相同的异常抛出到更高层

6）把当前运行环境下能做的事情尽量做完，然后把不相同的异常抛出到更高层

7）终止程序

8）进行简化

9）让类库和程序更安全。