(整理)java基础——异常

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1. Java 异常

异常机制是指当程序出现错误后，程序如何处理。具体来说，异常机制提供了程序退出的安全通道。当出现错误后，程序执行的流程发生改变，程序的控制权转移到异常处理器。

程序错误分为三种：1.编译错误；2.运行时错误；3.逻辑错误。
（1）编译错误是因为程序没有遵循语法规则，编译程序能够自己发现并且提示我们错误的原因和位置，这个也是大家在刚接触编程语言最常遇到的问题。
（2）运行时错误是因为程序在执行时，运行环境发现了不能执行的操作。
（3）逻辑错误是因为程序没有按照预期的逻辑顺序执行。异常也就是指程序运行时发生错误，而异常处理就是对这些错误进行处理和控制。

2. Java异常结构

在 Java 中，所有的异常都有一个共同的祖先 Throwable（可抛出）。Throwable 指定代码中可用异常传播机制通过 Java 应用程序传输的任何问题的共性。
此处输入图片的描述
Throwable： 有两个重要的子类：Exception（异常）和 Error（错误），二者都是 Java 异常处理的重要子类，各自都包含大量子类。异常和错误的区别是：异常能被程序本身可以处理，错误是无法处理。

2.1 Error

Error（错误）:是程序无法处理的错误，表示运行应用程序中较严重问题。大多数错误与代码编写者执行的操作无关，而表示代码运行时 JVM（Java 虚拟机）出现的问题。

例如，Java虚拟机运行错误（Virtual MachineError），当JVM不再有继续执行操作所需的内存资源时，将出现OutOfMemoryError。这些异常发生时，Java虚拟机（JVM）一般会选择线程终止。这些错误表示故障发生于虚拟机自身、或者发生在虚拟机试图执行应用时，如Java虚拟机运行错误（Virtual MachineError）、类定义错误（NoClassDefFoundError）等。
这些错误是不可查的，因为它们在应用程序的控制和处理能力之 外，而且绝大多数是程序运行时不允许出现的状况。对于设计合理的应用程序来说，即使确实发生了错误，本质上也不应该试图去处理它所引起的异常状况。在 Java中，错误通过Error的子类描述。

2.2 Exception

Exception（异常）:是程序本身可以处理的异常。Exception 类有一个重要的子类 RuntimeException。RuntimeException 类及其子类表示“JVM 常用操作”引发的错误。

例如，若试图使用空值对象引用、除数为零或数组越界，则分别引发运行时异常（NullPointerException、ArithmeticException）和 ArrayIndexOutOfBoundException。

Exception（异常）分两大类：运行时异常和非运行时异常(编译异常)。程序中应当尽可能去处理这些异常。

  1. 运行时异常：都是RuntimeException类及其子类异常，如NullPointerException(空指针异常)、IndexOutOfBoundsException(下标越界异常)等，这些异常是不检查异常，程序中可以选择捕获处理，也可以不处理。这些异常一般是由程序逻辑错误引起的，程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。运行时异常的特点是Java编译器不会检查它，也就是说，当程序中可能出现这类异常，即使没有用try-catch语句捕获它，也没有用throws子句声明抛出它，也会编译通过。
  2. 非运行时异常 （编译异常）：是RuntimeException以外的异常，类型上都属于Exception类及其子类。从程序语法角度讲是必须进行处理的异常，如果不处理，程序就不能编译通过。如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常，一般情况下不自定义检查异常。

2.3 可查的异常和不可查的异常

  1. 可查异常（编译器要求必须处置的异常）：正确的程序在运行中，很容易出现的、情理可容的异常状况。除了Exception中的RuntimeException及其子类以外，其他的Exception类及其子类(例如：IOException和ClassNotFoundException)都属于可查异常。这种异常的特点是Java编译器会检查它，也就是说，当程序中可能出现这类异常，要么用try-catch语句捕获它，要么用throws子句声明抛出它，否则编译不会通过。
  2. 不可查异常(编译器不要求强制处置的异常):包括运行时异常（RuntimeException与其子类）和错误（Error）。RuntimeException表示编译器不会检查程序是否对RuntimeException作了处理，在程序中不必捕获RuntimException类型的异常，也不必在方法体声明抛出RuntimeException类。RuntimeException发生的时候，表示程序中出现了编程错误，所以应该找出错误修改程序，而不是去捕获RuntimeException。

3. 异常处理

3.1 try…catch关键字

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，使用 try/catch 的语法如下：

try{
   // 程序代码
}catch(ExceptionName e1){
   //Catch 块
}

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。

多重捕获块
一个 try 代码块后面跟随多个 catch 代码块的情况就叫多重捕获。
多重捕获块的语法如下所示：

try{
   // 程序代码
}catch(异常类型1 异常的变量名1){
  // 程序代码
}catch(异常类型2 异常的变量名2){
  // 程序代码
}catch(异常类型2 异常的变量名2){
  // 程序代码
}

上面的代码段包含了 3 个 catch块。
可以在 try 语句后面添加任意数量的 catch 块。如果保护代码中发生异常，异常被抛给第一个 catch 块。如果抛出异常的数据类型与 ExceptionType1 匹配，它在这里就会被捕获。如果不匹配，它会被传递给第二个 catch 块。如此，直到异常被捕获或者通过所有的 catch 块。

3.2 throws/throw 关键字

如果一个方法没有捕获到一个检查性异常，那么该方法必须使用 throws 关键字来声明。throws 关键字放在方法签名的尾部。

也可以使用 throw 关键字抛出一个异常，无论它是新实例化的还是刚捕获到的。

下面方法的声明抛出一个 RemoteException 异常：

public class className{
  public void deposit(double amount) throws RemoteException {
    throw new RemoteException();
  }
}

一个方法可以声明抛出多个异常，多个异常之间用逗号隔开。

例如，下面的方法声明抛出 RemoteException 和 InsufficientFundsException：

import java.io.*;
public class className
{
   public void withdraw(double amount) throws RemoteException,InsufficientFundsException {
 
   }
}

finally关键字
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，语法如下：

try{
  // 程序代码
}catch(异常类型1 异常的变量名1){
  // 程序代码
}catch(异常类型2 异常的变量名2){
  // 程序代码
}finally{
  // 程序代码
}

实例

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");
    }
  }
}
运行结果：
Exception thrown  :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
First element value: 6
The finally statement is executed

注意事项：

  1. catch 不能独立于 try 存在。
  2. 在 try/catch 后面添加 finally 块并非强制性要求的。
  3. try 代码后不能既没 catch 块也没 finally 块。
  4. try, catch, finally 块之间不能添加任何代码。

4. Java常见异常

4.1 RuntimeException子类

异常名称 异常描述
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 数组索引越界异常。当对数组的索引值为负数或大于等于数组大小时抛出。
java.lang.ArithmeticException 算术条件异常。譬如：整数除零等。
java.lang.SecurityException 安全性异常
java.lang.IllegalArgumentException 非法参数异常
java.lang.ArrayStoreException 数组中包含不兼容的值抛出的异常
java.lang.NegativeArraySizeException 数组长度为负异常
java.lang.ClassNotFoundException 找不到类异常。当应用试图根据字符串形式的类名构造类，而在遍历CLASSPAH之后找不到对应名称的class文件时，抛出该异常。
java.lang.NullPointerException 空指针异常。当应用试图在要求使用对象的地方使用了null时，抛出该异常。譬如：调用null对象的实例方法、访问null对象的属性、计算null对象的长度、使用throw语句抛出null等等。

4.2 IOException

异常名称 异常描述
IOException 操作输入流和输出流时可能出现的异常
EOFException 文件已结束异常
FileNotFoundException 文件未找到异常

4.3 java.lang 包中的检查性异常类

异常名称 异常描述
ClassCastException 类型转换异常类
ArrayStoreException 数组中包含不兼容的值抛出的异常
SQLException 操作数据库异常类
NoSuchFieldException 字段未找到异常
NoSuchMethodException 方法未找到抛出的异常
NumberFormatException 字符串转换为数字抛出的异常
StringIndexOutOfBoundsException 字符串索引超出范围抛出的异常
IllegalAccessException 不允许访问某类异常
InstantiationException 当应用程序试图使用Class类中的newInstance()方法创建一个类的实例，而指定的类对象无法被实例化时，抛出该异常

5. 异常方法

下面的列表是 Throwable 类的主要方法:

方法 说明
public String getMessage() 返回关于发生的异常的详细信息。这个消息在Throwable 类的构造函数中初始化了。
public Throwable getCause() 返回一个Throwable 对象代表异常原因。
public String toString() 使用getMessage()的结果返回类的串级名字。
public void printStackTrace() 打印toString()结果和栈层次到System.err，即错误输出流。
public StackTraceElement [] getStackTrace() 返回一个包含堆栈层次的数组。下标为0的元素代表栈顶，最后一个元素代表方法调用堆栈的栈底。
public Throwable fillInStackTrace() 用当前的调用栈层次填充Throwable 对象栈层次，添加到栈层次任何先前信息中。
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