理解java异常机制

小灰灰 2022-06-16 01:37 257阅读 0赞

在理想状态下，程序会按照我们预想的步骤一步一步的执行，但是即使你是大牛，你也不可避免出错，所以java为我们提供了异常机制。本文将会从以下几个方面介绍java中的异常机制：

*  异常机制的层次结构
 *  异常的处理过程
 *  抛出异常
 *  捕获异常
 *  异常机制的实现细节

**一、异常机制的层次结构**  
      在java程序设计语言中,所有的异常对象都是派生于Throwable类，一般情况下，如果java中内置的异常类不能满足需求，可以自定义异常类只需要继承与Throwable类即可，下面是java 中的异常层次结构：  
![这里写图片描述][SouthEast]  
      error类表示java内部错误，例如jvm出错或者内存不足等，这层一般不用我们关心(其实我们也无可奈何，如果出现此种问题)，一旦出现此种错误程序会自动结束。  
      我们主要还是需要研究Exception类及其子类，Exception主要有两个子类，IOException和RuntimeException我们一个个看。IOException是IO错误类问题导致的异常，是可预知的，例如由于文件不存在而打开文件失败引起的异常等。RuntimeException类异常表示运行时异常，例如数组下标越界，访问空指针等，是不可预知的，但是这类异常于编写程序时应当予以避免，例如你可以使用if(a==null).....,加以检查避免。  
      以上从一种角度对这些主要的异常类进行了分类，其实我们还有一种分类方式，按照是否是检查类异常(checked)进行分类，什么是检查类异常？检查类异常(checked)就是指编译器会检查当前的代码块中，判断是否有这么一条语句在程序执行时可能产生异常，如果有就会建议程序员处理。（实际上你必须处理，不然编译不会通过），在以上的分层中，error类和RuntimeException类属于非检查异常类（unchecked），而IOException属于检查类异常。  
  
  
**二、异常的处理过程**

public class Test2 {
        public static void main(String[] args){
            doMaths();
        }
        public static void doMaths(){
            int a = 10/0;//此处将会出现异常
            System.out.println(a);
        }
    }

输出结果：
    Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
        at test.Test2.doMaths(Test2.java:8)
        at test.Test2.main(Test2.java:5

相信大家在看完上文之后，可以判断出此处的异常应该属于RuntimeException，属于unchecked异常，由输出的结果可以看出：main方法中调用方法doMaths();，于是进入该方法内部，执行int a = 10/0;产生异常，在本方法中未找到处理，于是返回调用处（即main函数中），发现main函数中依然没有处理方法，于是执行默认操作（打印异常信息）。  
      我们的程序难免会出现问题，但是绝对不能让用户看出来你的程序出现问题，所以这些异常信息是绝对不能让用户看见的，且不说他是否能看懂，一旦遇到“行家”，你的程序就会存在安全隐患，由此可见，对异常的处理是多么重要。下面我们将讨论两种处理异常的机制。  
  
**三、抛出异常**  
      以下所讨论的处理异常的方法，主要还是针对检查类异常（checked），因为对于error类的错误我们没法处理，对于RuntimeException类异常我们应当尽量在程序中加以避免，所以我们主要还是对检查类异常进行处理。  
      我们使用关键字throws将本程序中可能遇到的异常向上抛出（向调用出抛出，让调用者处理），而本身不做处理。

public void test() throws AppException{
        ................
        ...............
    }

throws 紧跟方法的括号后面，这个叫异常的声明表示本方法不处理这个异常，谁调用我这个方法谁来处理（后面将讨论如何处理异常，因为总要有人来处理，否则就默认打印异常信息），可以声明多个异常，异常之间使用逗号相隔。  
      那么throw关键字和throws关键字究竟有什么联系呢？throw可以理解为是在throws关键字的主动行为。先看代码：

public class Test2 {
        public static void main(String[] args){
            show();
        }
        public static void show(){
            String s = null;
            s.charAt(0);
        }
    }
    /*以上代码抛出NullPointerException,空指针异常*/

public static void show() throws NullPointerException{
            String s = null;
            s.charAt(0);
        }
    /*你可以选择抛给调用者*/

public static void show(){
            String s = null;
            if(s==null){
                throw new NullPointerException();
            }
            s.charAt(0);
        }
    /但是如果你可以判断s处可能出现异常，就可以主动抛出异常*/

小结一下，throws关键字表示：本函数中存在某个异常但是我不知道，如果出现此异常就抛给调用者。throw一般和判断语句if配合的多表示：如果满足条件就结束此函数并向调用者抛出异常，否则就继续执行接下来的代码。  
  
  
**四、捕获异常**  
      以上说了那么多，我们知道如何将遇到的异常抛出，让别人处理，但是总是有人需要处理这个异常的，总不能让系统默认的将异常信息打印出来吧！再者说，一个strong的程序必须要有对错误的处理，让程序控制在手中而不是莫名卡死或者退出。接下来，我们一起探讨如何捕获异常对他进行处理。  
      捕获异常，我们使用try\{\}catch\{\}关键字，try中代码表示可能出现异常的代码块，catch中的代码块表示捕捉到该异常之后需要进行的后续操作。

/*使用上述代码，添加try catch捕获异常*/
    public class Test2 {
        public static void main(String[] args){
            try{
                show();//可能出现异常的代码块
            }catch(NullPointerException z){
                System.out.println("throw Exception");
                //捕捉到异常后的操作
            }
        }
        public static void show()throws NullPointerException {
            //将异常抛给调用者
            String s = null;
            s.charAt(0);
        }
    }

输出结果：
    throw Exception

对比于之前，打印自己控制的内容是不是比默认打印异常信息更加的友好？我们常常会遇到这么一个问题：打开一个文件，准备对文件进行操作，但是在对文件的操作过程中出现异常，退出程序了，但是文件并没有被显式的关闭，造成资源浪费。  
      我们常常使用关键字finally来完成类似这样的操作。finally关键字紧跟catch后面，表示无论是否发生异常都会执行的代码块。finally不是必须的可以没有。

try{
      //可能出现异常的代码块
    }catch{
      //捕获异常之后的代码块
    }finally{
      //肯定要执行的代码块
    }

**五、异常机制的实现细节**  
      第一个我想说的是try\{\}catch\{\}这种结构并不是唯一的，可以由多个catch语句的，对多个不同的异常进行捕获。  
      第二个很重要的finally这个关键字中如果出现return等关键字程序的接下来的执行顺序问题。例如：

try{ int a=0; //出现异常 return a; }catch(..){ a=1; return a; }finally{ a=2; return a; }

程序返回：2；

能想明白么？其实不难，只要知道finally语句块中是最后执行的就可以理解了，当try中出现异常，被catch接住，将a赋值为1，在返回之前跳转到finally语句块中，最后在finally语句块中返回2，这种在finally语句块中有return语句的会阻止catch中的return执行。  
      所以，我们建议finally语句块中不要使用return语句。

[SouthEast]: /images/20220616/bd2409f2da5c4aa095d2cc4c8be659cd.png