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javaSE中异常如何处理举例详解

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一、异常的初识

1.1异常的概念

在Java中,将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常。

在写代码时经常遇到的:

1.算数异常
System.out.println(10 / 0);
 
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
 
2.数组越界异常
int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr[100]);
 
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100
 
3.空指针异常
int[] arr = null;
System.out.println(arr.length);
 
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

1.2异常的体系结构

异常种类繁多,为了对不同异常或者错误进行很好的分类管理,Java内部维护了一个异常的体系结构:

从上图中可以看到:

 1.3异常的分类

异常可能在编译时发生,也可能在程序运行时发生,根据发生的时机不同,可以将异常分为:

1.编译时异常
在程序编译期间发生的异常,称为编译时异常,也称为受检查异常(Checked Exception)
 
public class Person {
private String name;
private String gender;
int age;
// 想要让该类支持深拷贝,覆写Object类的clone方法即可
@Override
public Person clone() {
return (Person)super.clone();
}
} 
编译时报错:
Error:(17, 35) java: 未报告的异常错误java.lang.CloneNotSupportedException; 必须对其进行捕获或声明以便抛出
 
2.运行时异常
 
在程序执行期间发生的异常,称为运行时异常,也称为非受检查异常(Unchecked Exception)
RunTimeException以及其子类对应的异常,都称为运行时异常。比如:NullPointerException、
ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException。
 
注意:编译时出现的语法性错误,不能称之为异常。例如将 System.out.println 拼写错了, 写成了
system.out.println. 此时编译过程中就会出错, 这是 "编译期" 出错。而运行时指的是程序已经编译通过得到class 文件了, 再由 JVM 执行过程中出现的错误。

二、异常的处理和抛出

2.1防御式编程

错误在代码中是客观存在的. 因此我们要让程序出现问题的时候及时通知程序猿. 主要的方式
1. LBYL: Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的检查. 即:事前防御型

boolean ret = false;
ret = 登陆游戏();
if (!ret) {
处理登陆游戏错误;
return;
} r
et = 开始匹配();
if (!ret) {
处理匹配错误;
return;
} r
et = 游戏确认();
if (!ret) {
处理游戏确认错误;
return;
} r
et = 选择英雄();
if (!ret) {
处理选择英雄错误;
return;
} r
et = 载入游戏画面();
if (!ret) {
处理载入游戏错误;
return;
}
......
缺陷:正常流程和错误处理流程代码混在一起, 代码整体显的比较混乱。

2. EAFP: It's Easier to Ask Forgiveness than Permission. "事后获取原谅比事前获取许可更容易". 也就是先操作, 遇到问题再处理. 即:事后认错型

try {
登陆游戏();
开始匹配();
游戏确认();
选择英雄();
载入游戏画面();
...
} catch (登陆游戏异常) {
处理登陆游戏异常;
} catch (开始匹配异常) {
处理开始匹配异常;
} catch (游戏确认异常) {
处理游戏确认异常;
} catch (选择英雄异常) {
处理选择英雄异常;
} catch (载入游戏画面异常) {
处理载入游戏画面异常;
}
......
优势:正常流程和错误流程是分离开的, 程序员更关注正常流程,代码更清晰,容易理解代码

异常处理的核心思想就是 EAFP。
在Java中,异常处理主要的5个关键字:throw、try、catch、final、throws。

2.2异常的抛出

编写程序时,如果程序中出现错误,此时就需要将错误的信息告知给调用者,比如:参数检测。
在Java中,可以借助throw关键字,抛出一个指定的异常对象,将错误信息告知给调用者。具体语法如下:
throw new XXXException("异常产生的原因");

举个例子:实现一个获取数组中任意位置元素的方法。

public static int getElement(int[] array, int index){
if(null == array){
throw new NullPointerException("传递的数组为null");
} if(
index < 0 || index >= array.length){
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的数组下标越界");
} r
eturn array[index];
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3};
getElement(array, 3);
}

【注意事项】
1. throw必须写在方法体内部
2. 抛出的对象必须是Exception 或者 Exception 的子类对象
3. 如果抛出的是 RunTimeException 或者 RunTimeException 的子类,则可以不用处理,直接交给JVM来处理
4. 如果抛出的是编译时异常,用户必须处理,否则无法通过编译
5. 异常一旦抛出,其后的代码就不会执行

2.3异常的捕获

异常的捕获,也就是异常的具体处理方式,主要有两种:异常声明throws 以及 try-catch捕获处理。

异常声明throws:

处在方法声明时参数列表之后,当方法中抛出编译时异常,用户不想处理该异常,此时就可以借助throws将异常抛给方法的调用者来处理。即当前方法不处理异常,提醒方法的调用者处理异常。

语法格式:
修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws 异常类型1,异常类型2...{

}

举例:加载指定的配置文件config.ini

public class Config {
File file;
/*
FileNotFoundException : 编译时异常,表明文件不存在
此处不处理,也没有能力处理,应该将错误信息报告给调用者,让调用者检查文件名字是否给错误了
*/
public void OpenConfig(String filename) throws FileNotFoundException{
if(filename.equals("config.ini")){
throw new FileNotFoundException("配置文件名字不对");
} /
/ 打开文件
}
public void readConfig(){
}
}

【注意事项】
1. throws必须跟在方法的参数列表之后
2. 声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类
3. 方法内部如果抛出了多个异常,throws之后必须跟多个异常类型,之间用逗号隔开,如果抛出多个异常类型具有父子关系,直接声明父类即可。

4.调用声明抛出异常的方法时,调用者必须对该异常进行处理,或者继续使用throws抛出

try-catch捕获并处理:

throws对异常并没有真正处理,而是将异常报告给抛出异常方法的调用者,由调用者处理。如果真正要对异常进行处理,就需要try-catch。

语法格式:
try{
// 将可能出现异常的代码放在这里
}catch(要捕获的异常类型 e){
// 如果try中的代码抛出异常了,此处catch捕获时异常类型与try中抛出的异常类型一致时,或者是try中抛出异常的基类
时,就会被捕获到
// 对异常就可以正常处理,处理完成后,跳出try-catch结构,继续执行后序代码
}[catch(异常类型 e){
// 对异常进行处理
}finally{
// 此处代码一定会被执行到
}]
// 后序代码
// 当异常被捕获到时,异常就被处理了,这里的后序代码一定会执行
// 如果捕获了,由于捕获时类型不对,那就没有捕获到,这里的代码就不会被执行
注意:
1. []中表示可选项,可以添加,也可以不用添加
2. try中的代码可能会抛出异常,也可能不会

【注意事项】
1. try块内抛出异常位置之后的代码将不会被执行
2. 如果抛出异常类型与catch时异常类型不匹配,即异常不会被成功捕获,也就不会被处理,继续往外抛,直到JVM收到后中断程序----异常是按照类型来捕获的

2.4异常的处理流程

关于 "调用栈"
方法之间是存在相互调用关系的, 这种调用关系我们可以用 "调用栈" 来描述. 在 JVM 中有一块内存空间称为"虚拟机栈" 专门存储方法之间的调用关系. 当代码中出现异常的时候, 我们就可以使用 e.printStackTrace(); 的方式查看出现异常代码的调用栈.

举例:

public static void main(String[] args) {
try {
func();
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
e.printStackTrace();
} 
System.out.println("after try catch");
}
public static void func() {
int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr[100]);
} 
// 直接结果
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100
at demo02.Test.func(Test.java:18)
at demo02.Test.main(Test.java:9)
after try catch

【异常处理流程总结】

三、自定义异常类

3.1举例:实现一个用户登录功能

public class LogIn {
 
private String userName = "admin";
private String password = "123456";
 
public static void loginInfo(String userName, String password) {
if (!userName.equals(userName)) {
} 
 
if(!password.equals(password)) {
} 
 
System.out.println("登陆成功");
 
}
 
public static void main(String[] args) {
loginInfo("admin", "123456");
}
}
 
具体方式:
1. 自定义异常类,然后继承自Exception 或者 RunTimeException
2. 实现一个带有String类型参数的构造方法,参数含义:出现异常的原因
class UserNameException extends Exception {
public UserNameException(String message) {
super(message);
}
}
 
class PasswordException extends Exception {
public PasswordException(String message) {
super(message);
}
}

此时我们的 login 代码可以改成:

public class LogIn {
 
private String userName = "admin";
private String password = "123456";
 
public static void loginInfo(String userName, String password)
throws UserNameException,PasswordException{
if (!userName.equals(userName)) {
throw new UserNameException("用户名错误!");
} 
 
if(!password.equals(password)) {
throw new PasswordException("用户名错误!");
} 
System.out.println("登陆成功");
}
 
public static void main(String[] args) {
try {
loginInfo("admin", "123456");
} catch (UserNameException e) {
e.printStackTrace();
} catch (PasswordException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

注意事项
自定义异常通常会继承自 Exception 或者 RuntimeException
继承自 Exception 的异常默认是受查异常
继承自 RuntimeException 的异常默认是非受查异常

总结 

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