【JavaSE】Java中的异常那些事儿

#1024程序员节｜用代码，改变世界#

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前言：

在我们学习的过程中经常会遇到一些异常❗️ ，要么在编译的时候就报错，要么运行的时候报错，那我们该如何解决他们呢？熟练的掌握他们之后，还要反其道而行之，最后去创造出我们想要的异常来服务于我们的需求，此篇文章就可以带你领略异常的"美"👌

内容简介：

1. 异常概念与体系结构
2. 异常的处理方式
3. 异常的处理流程
4. 自定义异常类

🚩一. 异常的概念与体系结构

✔️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

比如我们前面接触过的几种异常

1. 算术异常

public static void main1(String[] args) {
   
    int a = 10/0 ;
    System.out.println(a);
}

2. 空指针异常（引用=null）

public static void main(String[] args) {
   
    int[] array = null;
    System.out.println(array.length);
    System.out.println("hahahafafafa");
}

3. 数组越界异常

public static void main(String[] args) {
   
    int[] array = {
   1,2,3,4,5};
    System.out.println(array[10]);
    System.out.println("hahahahqqqppp");
}

✔️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. Throwable：是异常体系的顶层类，其派生出两个重要的子类, Error 和 Exception
2. Error：指的是Java虚拟机无法解决的严重问题，比如：JVM的内部错误、资源耗尽等，典型代表：StackOverflowError和OutOfMemoryError，一旦发生回力乏术，就像人得了癌症。
3. Exception：异常产生后程序员可以通过代码进行处理，使程序继续执行。比如：感冒、发烧。我们平时所说的异常就是Exception。

栈溢出错误就是Error

public static void func(){
   
    func();
}

public static void main(String[] args) {
   
    func();
}

✔️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（受查异常）

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)

例如我们之前接触到的克隆

class Person implements Cloneable{
   
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
   
        return super.clone();
    }
}

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
   
    Person person = new Person();
    Person person1 = (Person)person.clone();
}

此处可以看到我们main函数衔接了一个异常，有的人会不懂，别急，请看后文，如何操作呢，我们在IDEA中用Alt+回车+回车快捷键throws声明一个异常就可以解决程序编译报错的问题了（在报错处操作）

注意：少了等于号，分号，逗号等等的属于编译时语法错误，是编译错误，不属于异常

2. 运行时异常（非受查异常）

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。
例如我们的数组越界：

public static void main(String[] args) {
   
    int[] array = {
   1,2,3,4};
    System.out.println(array[9]);
    System.out.println("hahahaqqqppp");
}

代码写完之后系统并没有红线提示，而是在运行的时候报错了

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

♻️ 2.1 防御式编程

例如一个进入游戏的操作

1. LBYL: Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的检查. 即：事前防御型

public static void main7(String[] args) {
   
    boolean ret = false;
    ret = 登陆游戏();
    if (!ret) {
   
        处理登陆游戏错误;
        return;
    }
    ret = 开始匹配();
    if (!ret) {
   
        处理匹配错误;
        return;
    }
    ret = 游戏确认();
    if (!ret) {
   
        处理游戏确认错误;
        return;
    }
    ret = 选择英雄();
    if (!ret) {
   
        处理选择英雄错误;
        return;
    }
    ret = 载入游戏画面();
    if (!ret) {
   
        处理载入游戏错误;
        return;
    }
    ......
}

 

  
 

LBYL是将每一步操作的对错可能性都进行了处理

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

public static void main(String[] args) {
   
    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
所以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

在编写程序时，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：

public static void func1(int a){
   
    if(a == 10){
   
        throw new RuntimeException("a==10");
    }
}

public static void main(String[] args) {
   
    func1(10);
}

其中在func1方法里规定了当a等于10的时候，就抛出一个指定的异常对象，所以函数调用func1的时候，传10的参数就会执行指定的异常

注意：

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。

📐2.3.1 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...{
   
}

1. 在方法中使用throws之后，在主函数里调用者必须要处理（后面讲解如何处理）

//声明一下异常throws  但是此时没有处理异常
public static void func3(int a) throws CloneNotSupportedException {
   
    if(a == 10){
   
        throw new CloneNotSupportedException("a == 10");
    }
}

public static void main(String[] args) {
   
    try{
   
        func3(10);
    }catch(CloneNotSupportedException e){
   
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("hahaha");
}

2. 如果方法中没有声明异常，而是直接处理了异常，则在函数里可以直接调用

public static void func2(int a){
   
    //处理异常
    try{
   
        if(a == 10){
   
         throw new CloneNotSupportedException("a == 10");
        }
    }catch(CloneNotSupportedException e){
   
        e.printStackTrace();
    }
}

public static void main(String[] args) {
   
    func2(10);
}

3.方法中处理了异常，在函数中又throws之后，此时还是没有处理异常，所以交给了JVM

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{
   
    func3(10);
    System.out.println("haha");
}

注意：

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

📐2.3.2 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：

 public static void main(String[] args) {
   
        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
    }

 

  
 

当我们再拿出数组越界这段代码的时候可以看到没有处理异常，那么就会交给JVM来处理，此时程序会立即异常终止，code返回1

public static void main(String[] args) {
   
    int[] array = {
   1,2,3,4,5};

    System.out.println(array[10]);//此处没有处理异常，那么就会交给JVM来处理，此时程序会立即异常终止

    System.out.println("其他业务逻辑");
}

我们使用try-catch捕获并处理

public static void main(String[] args) {
   
    int[] array = {
   1,2,3,4,5};
    try{
   
        //System.out.println(array[10]);//此处没有处理异常，那么就会交给JVM来处理，此时程序会立即异常终止
        func2(10);
        System.out.println("hhhh");//只要上面发生了异常，后面的代码就不会执行了
    }catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
   //输入异常的类型，变量
        e.printStackTrace();//打印当前异常的信息
        System.out.println("捕获到了一个数组越界的异常！！可以发你一个邮件，告知你原因");
    }
    System.out.println("其他业务逻辑");
}

当然我们这里如果在try里面输入的数据发生了异常，但是在catch里面没有提及到相关异常的捕捉，那么程序依旧会运行失败。如果在try里面有多个异常，它只会捕获第一个异常，其余的就不执行了，程序当中，同时只能抛出一个异常。

关于异常的处理方式：

1. 异常的种类有很多, 我们要根据不同的业务场景来决定.
2. 对于比较严重的问题(例如和算钱相关的场景), 应该让程序直接崩溃, 防止造成更严重的后果
3. 对于不太严重的问题(大多数场景), 可以记录错误日志, 并通过监控报警程序及时通知程序猿
4. 对于可能会恢复的问题(和网络相关的场景), 可以尝试进行重试.
5. 在我们当前的代码中采取的是经过简化的第二种方式. 我们记录的错误日志是出现异常的方法调用信息, 能很快速的让我们找到出现异常的位置. 以后在实际工作中我们会采取更完备的方式来记录异常信息.

注意：

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
3. try中可能会抛出多个不同的异常对象，则必须用多个catch来捕获----即多种异常，多次捕获
   如果多个异常的处理方式是完全相同, 也可以写成这样：中间用|来衔接异常，变量名放最后

}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException | NullPointerException e){
    //输入异常的类型，变量

如果异常之间具有父子关系，一定是子类异常在前catch，父类异常在后catch，否则语法错误：

public static void main(String[] args) {
    
  int[] array = {
    1,2,3,4,5};
   try{
    
       System.out.println(array[9]);
       System.out.println("haha");
   }catch (NullPointerException e){
    
       System.out.println("空指针异常！");
       e.printStackTrace();
   }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
    
       System.out.println("数组越界异常！");
       e.printStackTrace();
   }catch (Exception e){
    //Exception可以捕捉到所有的异常  兜底，必须放在最后
       e.printStackTrace();
   }
}

Exception是所有异常的父类，必须写在最后面， 因此可以用这个类型表示捕捉所有异常.

4. 可以通过一个catch捕获所有的异常，即多个异常，一次捕获(不推荐)

public static void main(String[] args) {
    
   int[] array = {
    1,2,3,4,5};
   try{
    
       System.out.println(array[10]);
       System.out.println("haha");
   }catch (Exception e){
    //不建议这样写 具体的异常才能解决具体的问题
       e.printStackTrace();
   }
}

只有具体的异常才能解决具体的问题，捕捉范围太大是不可控的

备注: catch 进行类型匹配的时候, 不光会匹配相同类型的异常对象, 也会捕捉目标异常类型的子类对象.如刚才的代码, NullPointerException 和 ArrayIndexOutOfBoundsException 都是 Exception 的子类, 因此都能被捕获到.

📐2.3.3 finally

在写程序时，有些特定的代码，不论程序是否发生异常，都需要执行，比如程序中打开的资源：网络连接、数据库连接、IO流等，在程序正常或者异常退出时，必须要对资源进进行回收。另外，因为异常会引发程序的跳转，可能导致有些语句执行不到，finally就是用来解决这个问题的。

语法格式：

public static void main(String[] args) {
   
    try{
   
		// 可能会发生异常的代码
    }catch(异常类型 e){
   
		// 对捕获到的异常进行处理
    }finally{
   
		// 此处的语句无论是否发生异常，都会被执行到
    }
	// 如果没有抛出异常，或者异常被捕获处理了，这里的代码也会执行
}

代码演练：输入一个数被10整除

public static void main(String[] args) {
   
    Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    try{
   
        int a = scanner.nextInt();
        System.out.println(10/a);
        System.out.println("abcdefg");
    }catch(ArithmeticException e){
   
        System.out.println("捕获到了算术异常");
        e.printStackTrace();
    }finally {
   
        scanner.close();//关闭资源
        System.out.println("一般用来关闭资源！");//不管是否发生异常，finally一定会被执行
    }
    System.out.println("其他业务逻辑");
}

没有发生异常的结果：

发生了异常的结果：

那有人问既然 finally 和 try-catch-finally 后的代码都会执行，那为什么还要有finally呢？
在一段程序中，如果正常输入，成功接收输入后程序就返回了，try-catch-finally之后的代码根本就没有执行，即输入流就没有被释放，造成资源泄漏。

在以下代码中：当try里面有计算的时候，还有return的时候，以及finally中也有return的时候，这时候我们程序会怎么输出呢？

public static int func(){
   
    try{
   
        System.out.println(10/10);
        return 10;
    }catch(ArithmeticException e){
   
        System.out.println("这里捕捉到了算术异常");
    }finally {
   
        //return -1;
    }
    return 13;
}

public static void main(String[] args) {
   
    System.out.println(func());
}

输出的结果：

从这个结果中我们可以看到执行了try中的计算和finally中的return，个人理解是finally中的return的值覆盖了try里面的return的值，但恰巧这样的代码方式是不推荐的，我们尽量不要在finally语句中进行return(被编译器当做一个警告).。（finally 执行的时机是在方法返回之前(try 或者 catch 中如果有 return 会在这个 return 之前执行 finally). 但是如果finally 中也存在 return 语句, 那么就会执行 finally 中的 return, 从而不会执行到 try 中原有的 return.）如果在 try-catch-finally 后的代码中return一个数是不会发生异常的，输出就是try里的两个值。

注意：finally中的代码一定会执行的，一般在finally中进行一些资源清理的扫尾工作。

在这里面就有面试题可问了：

1. throw 和 throws 的区别？
   ①：throw 是语句抛出一个异常；throws 是方法抛出一个异常
   ②：throws可以单独使用，但throw不能
   ③：throw要么和try-catch-finally语句配套使用，要么与throws配套使用。但throws可以单独使用，然后再由处理异常的方法捕获
2. finally中的语句一定会执行吗？
   finally中的代码一定会执行的，一般在finally中进行一些资源清理的扫尾工作

♻️ 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.

在方法里没有处理异常，就会交给main函数处理，如果main函数也没处理，就会交给JVM处理

异常处理流程总结：

1. 程序先执行 try 中的代码
2. 如果 try 中的代码出现异常, 就会结束 try 中的代码, 看和 catch 中的异常类型是否匹配.
3. 如果找到匹配的异常类型, 就会执行 catch 中的代码
4. 如果没有找到匹配的异常类型, 就会将异常向上传递到上层调用者
5. 无论是否找到匹配的异常类型, finally 中的代码都会被执行到(在该方法结束之前执行)
6. 如果上层调用者也没有处理的了异常, 就继续向上传递
7. 一直到 main 方法也没有合适的代码处理异常, 就会交给 JVM 来进行处理, 此时程序就会异常终止

🚩三. 自定义异常类

Java 中虽然已经内置了丰富的异常类, 但是并不能完全表示实际开发中所遇到的一些异常，此时就需要维护符合我们实际情况的异常结构

如果要自定义一个异常，那么需要继承于一个异常类，一般我们推荐继承2个中的一个
1.Exception：默认就是一个受查异常，或者是一个编译时异常，必须"处理"之后才可以运行，使用try来处理，throws来声明
2. RuntimeException：非受查时异常，运行时异常

例如我们写一个登录类：

在登陆类里我们只需要判断用户名和密码即可，此时我们在处理用户名密码错误的时候可能就需要抛出两种异常. 我们可以基于已有的异常类进行扩展(继承), 创建和我们业务相关的异常类
定义用户名异常类：
①我们自定义抛出RuntimeException异常，再定义一个类继承RuntimeException并让throws抛出它
定义密码类异常：
①我们自定义抛出RuntimeException异常，再定义一个类继承RuntimeException并让throws抛出它

此时可以把两种异常结合起来，在try里输入名字密码，在if语句中判断，为了能让异常名是符合我们需求的，而不是系统自带的异常名，我们需要在语句抛出异常throw中传参，传我们自己想定义的异常名字，传参的话此时UserNameErrorException类和PasswordErrorException类里需要完善代码来接收字符串，总的代码如下：

class LogIn {
   
    private String userName = "admin";
    private String Keyword = "111111";
    public void loginInfo(String userName, String Keyword) throws RuntimeException{
   
        if (!this.userName.equals(userName)) {
   
            System.out.println("用户名错误！");
            throw new UserNameErrorException("我是用户名错误的异常的参数");
        }
        if (!this.word.equals(Keyword)) {
   
            System.out.println("密码错误！");
            throw new wordErrorException("我是密码错误的异常的参数");
        }
        System.out.println("登陆成功");
    }

    public static void main(String[] args) {
   
      try{
   
          LogIn logIn = new LogIn();
          logIn.loginInfo("admin888", "111111");
      }catch (UserNameErrorException errorException){
   
          errorException.printStackTrace();
          System.out.println("用户名异常！");
      }catch (KeywordErrorException e){
   
          e.printStackTrace();
          System.out.println("密码异常！");
      }
    }
}


 

  
 

用户名类：

public class UserNameErrorException extends RuntimeException{
   
    public UserNameErrorException() {
   
        super();
    }

    public UserNameErrorException(String message) {
   
        super(message);
    }
}

密码类：

public class KeywordErrorException extends RuntimeException{
   
    public KeywordErrorException() {
   
        super();
    }

    public wordErrorException(String message) {
   
        super(message);
    }
}

在这两个异常类中实现一个带有String类型参数的构造方法，参数含义：出现异常的原因

效果展示：

用户错误，密码正确：

用户正确，密码正确：

密码错误，用户名正确：

密码错误，用户名错误：

🚩🚩结束语：我们是狂风中落不完的叶 我们亦是文人笔下仓促无畏的诗 正当青春年少 我们应砥砺前行 🌹 🌹

转载：https://blog.csdn.net/m0_67660672/article/details/127460707