異常機制

什麼是異常

• 實際工作中，遇到的情況不可能是非常完美的。比如:你寫的某個模組，使用者輸入不一定符合你的要求。你的程式要開啟某個檔案，這個檔案可能不存在或者檔案格式不對，你要讀取資料庫的資料，資料可能是空的等。我們的程式再跑著，記憶體或硬碟可能滿了。等等...

• 軟體程式在執行過程中，非常可能遇到剛剛提到的這些異常問題，我們叫異常，英文是:Exception，意思是例外。這些例外情況，或者叫異常，怎麼讓我們寫的程式做出合理的處理，而不至於程式崩潰

• 異常指程式執行中出現的不期而至的各種狀況，如：檔案找不到，網路連線失敗，非法引數等

• 異常發生在程式執行期間，它影響了正常的程式執行流程

• 要理解Java異常處理是如何工作的，你需要掌握以下三種類型的異常：

  • 異常處理框架
  • 檢查性異常：最具代表的檢查性異常是使用者錯誤或問題引起的異常，這是程式設計師無法預見的。例如要開啟一個不存在檔案時，一個異常就發生了，這些異常在編譯時不能被簡單地忽略
  • 執行時異常：執行時異常是能被程式設計師避免的異常。與檢查性異常相反，執行時異常可以在編譯時被忽略。
  • 錯誤ERROR：錯誤不是異常，而是脫離程式設計師控制的問題。錯誤在程式碼中通常被忽略。例如,當棧溢位時，一個錯誤就發生了，它們在編譯也檢查不到的。

異常體系結構

• Java把異常當作物件來處理，並定義一個基類 java.lang.Throwable 作為所有異常的超類
• 在Java API中已經定義了許多異常類，這些異常類分為兩大類，錯誤Error和異常Exception

• Error

  • Error類物件由Java虛擬機器生成並丟擲，大多數錯誤與程式碼編寫者所執行的操作無關
  • Java虛擬機器執行錯誤(Virtual MachineError) ，當JVM不再有繼續執行操作所需的記憶體資源時，將出現OutOfMemoryError。這些異常發生時，Java虛擬機器(JVM) 一般會選擇執行緒終 止
  • 還有發生在虛擬機器試圖執行應用時，如類定義錯誤(NoClassDefFoundError) 、連結錯誤 (LinkageError)。這些錯誤是不可查的，因為它們在應用程式的控制和處理能力之外，而且 絕大多數是程式執行時不允許出現的狀況

• Exception

  • 在Exception分支中有一個重要的子類RuntimeException (執行時異常)

    • ArrayIndexOutOfBoundsException (陣列下標越界)

    • NullPointerException (空指標異常)

    • ArithmeticException (算術異常)

    • MissingResourceException (丟失資源)

    • ClassNotFoundException (找不到類)

    • .... 這些異常是不檢查異常,程式中可以選擇捕獲處理，也可以不處理

  • 這些異常一般是由程式邏輯錯誤引起的， 程式應該從邏輯角度儘可能避免這類異常的發生

• Error和Exception的區別:

  • Error通常是災難性的致命的錯誤，是程式無法控制和處理的,當出現這些異常時，Java虛擬機器(JVM)一般會選擇終止執行緒; Exception通常情況下是可以被程式處理的，並且在程式中應該儘可能的去處理這些異常

Java異常處理機制

• 丟擲異常

• 捕獲異常

• 異常處理五個關鍵字

  • try 、catch、finally、throw、throws

  public class Demo01 {
      public static void main(String[] args) {
          int a = 1;
          int b = 0;
  //        System.out.println(a/b);//java.lang.ArithmeticException: / by zero
  
          try{ //try監控區
              System.out.println(a/b);
          }catch(ArithmeticException e){ //捕獲異常
              System.out.println("程式出現異常，變數b不能為0");
          }finally{ //處理善後工作
              System.out.println("finally");
          }
          /*
          try catch 必須要有
          finally 可以不要，假設IO，資源等關閉操作
           */
      }
  }
  public class Demo02 {
      public static void main(String[] args) {
          try{
             new Demo02().a();
          }catch(Error e){
              System.out.println("Error"); //進入這個，異常只能從小到大的去捕獲
          }catch (Exception e){
              System.out.println("Exception");
          }catch (Throwable e){
              System.out.println("Throwable");
          }
          finally{
              System.out.println("finally");
          }
      }
      public void a(){b();}
      public void b(){a();}
  }
  public class Demo03 {
      public static void main(String[] args) {
          int a = 1;
          int b = 0;
          //快捷鍵 Ctrl + Alt + T
          try {
              if(b == 0){
                  throw new ArithmeticException(); //主動丟擲異常 throw 什麼都沒有做,一般在方法中使用
              }
              System.out.println(a/b);
          } catch (Exception e) {
              System.out.println("加入自己的邏輯...");
  //            System.exit(0);//結束程式
  //            e.printStackTrace();
          }finally {
  
          }
      }
      //假設這個方法中處理不了這個異常，在方法上丟擲異常
      public void test(int a, int b) throws ArithmeticException{
          if(b == 0){
              throw new ArithmeticException(); //主動丟擲異常 throw 什麼都沒有做
          }
      }
  }
  

自定義異常

• 使用Java內建的異常類可以描述在程式設計時出現的大部分異常情況。除此之外，使用者還可以自定義異常。使用者自定義異常類，只需繼承Exception類即可

• 在程式中使用自定義異常類，大體可分為以下幾個步驟

  • 建立自定義異常類
  • 在方法中通過throw關鍵字丟擲異常物件
  • 如果在當前丟擲異常的方法中處理異常，可以使用try-catch語句捕獲並處理;否則在方法的宣告處通過throws關鍵字指明要丟擲給方法呼叫者的異常，繼續進行下一步操作
  • 在出現異常方法的呼叫者中捕獲並處理異常

  //自定義異常類
  public class MyException extends Exception{
      //傳遞數字 > 10
      private int detail;
      public MyException( int detail) {
          this.detail = detail;
      }
      //toString：異常的列印資訊
      @Override
      public String toString() {
          return "MyException{" +
                  "detail=" + detail +
                  '}';
      }
  }
  //應用
  public class Test {
      //可能會存在異常的方法
      static void test(int num) throws MyException{
          System.out.println("傳遞的引數為：" + num);
          if(num > 10){
              throw new MyException(num); //丟擲
          }
          System.out.println("OK");
      }
      public static void main(String[] args) {
          try {
              test(11);
          } catch (MyException e) {
              //增加一些處理異常的程式碼塊
              System.out.println("MyException --> " + e);
          }
      }
  }
  
  

總結

• 處理執行時異常時，採用邏輯去合理的規避同時輔助 try-catch 處理
• 在多重catch塊後面，可以加一個catch（Exception）來處理可能會被遺漏的異常
• 對於不確定的程式碼，也可以加上 try-catch，處理潛在的異常
• 儘量去處理異常，切忌只時簡單的呼叫printStackTrace()去列印輸出
• 具體如何處理異常，要根據不同的業務需求和異常型別去解決
• 儘量新增finally語句塊去釋放佔用的資源