Java 基础：异常

目录：
一、 异常继承体系
二、 发生异常到时候，程序的执行特征：
三、 异常与错误的区别
四、 抛出异常 throw
五、 声明异常 throws
六、 捕获异常 try…catch…finally
七、 try…catch…finally 异常处理的组合方式
八、 异常在方法重写中细节
九、 Throwable 类中的常用方法
十、 try和finally中都有return语句，执行哪一个 return？
十一、 自定义异常

一、 异常继承体系

  • 异常是程序运行过程中出现的错误。Java 把异常当作对象来处理，把异常信息封装成了一个类，并定义一个基类 java.lang.Throwable 作为所有异常的超类。
  • Throwable : 它是所有错误与异常的超类（祖宗类）,有两个子类Error 和Exception
    • Error : 错误。程序无法处理的错误，比如OutOfMemoryError、ThreadDeath等。这些异常发生时，Java虚拟机（JVM）一般会选择线程终止。
    • Exception : 异常。程序本身可以处理的异常，程序中应当尽可能去处理这些异常。
      • RuntimeException : 运行期异常, JAVA程序运行过程中出现的问题
      • CheckableException : 编译时异常或者可检查异常, 是除了RuntimeExecption(及其子类)之外的所有 Exception
  • 运行时期异常:
    • 方法中抛出运行时期异常,方法定义中无需throws声明,调用者也无需处理此异常
    • 运行时期异常一旦发生,需要程序人员修改源代码.
  • 编译时异常: 必须在编译前处理，否则无法通过编译

二、 发生异常到时候，程序的执行特征：

  • 我们的代码，从发生异常的地方，开始被一分为二
  • 在异常发生之前的代码，都可以正常运行，之后的代码不会执行
  • 当异常发生的时候，这个异常被 jvm 所捕获，并将这个异常的所有相关信息，创建为一个异常对象，然后将该异常对象的信息输出到控制台（执行的是虚拟机默认的异常处理代码）
  • 终止当前程序

三、 异常与错误的区别

  • 异常：指程序在编译、运行期间发生了某种异常(XxxException)，我们可以对异常进行具体的处理。若不处理异常，程序将会结束运行。
  • 错误：指程序在运行期间发生了某种错误(XxxError)，Error 错误通常没有具体的处理方式，程序将会结束运行。Error错误的发生往往都是系统级别的问题，都是jvm所在系统发生并反馈给jvm的。我们无法针对处理，只能修正代码。

四、 抛出异常 throw

  • 在 java 中，提供了一个throw关键字，它用来抛出一个指定的（Throwable类型）异常对象.
  • 一般会用于程序出现某种逻辑时，程序员主动抛出某种特定类型的异常
  • 具体步骤：
    • 创建一个异常对象, 封装一些提示信息(信息可以自己编写).
    • 通过关键字 throw, 将这个异常对象告知给调用者.
    • throw 用在方法内，用来抛出一个异常对象，将这个异常对象传递到调用者处，并结束当前方法的执行。
  • 使用格式：throw new 异常类名(参数); 
throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在，已超出范围");
//具体范例：
public static void main(String[] args) {
    String s = "abc";
    if(s.equals("abc")) {
        throw new NumberFormatException();
    } else {
        System.out.println(s);
    }
    //function();
}
  • 注意事项：
    • 如果抛出的异常对象属于可检查的异常，必须在该方法头部，声明抛出此异常, 即: throws 要抛出的异常类型
    • 其次，对于抛出可检查的异常，还必须与方法的异常列表中的异常兼容
    • 如果父类方法声明了异常列表：
      • 子类可以不声明异常列表
      • 子类方法有自己异常列表时，必须保证，子类的异常列表所包含的异常类型，与父类中所包含的异常类型兼容

五、 声明异常 throws

  • 声明：将问题标识出来，报告给调用者
  • throws 是方法可能抛出异常的声明, 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用 throws 关键字进行声明。
  • 对于声明了会抛出可检查异常的方法, 就意味着这个方法会产生可检查异常，所以，一旦调用该方法就必须对该方法做异常处理
  • throws 用于进行异常类的声明，若该方法可能有多种异常情况产生，那么在 throws 后面可以写多个异常类，用逗号隔开。
  • 声明异常格式：修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws <异常列表> { } 
public static void function() throws NumberFormatException{
        String s = "abc";
        System.out.println(Double.parseDouble(s));
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            function();
        } catch (NumberFormatException e) {
            System.err.println("非数据类型不能转换。");
        }
}

六、 捕获异常 try…catch…finally

1. 概述
  • 捕获：Java中对异常有针对性的语句进行捕获，可以对出现的异常进行指定方式的处理
  • 捕获异常格式：
try {
    //需要被检测的语句。
}
catch(异常类 e) { //try中抛出的是什么异常，在括号中就定义什么异常类型。
    //异常的处理语句。
}
finally {
    //一定会被执行的语句。
}
//try：该代码块中编写可能产生异常的代码。
//catch：用来进行某种异常的捕获，实现对捕获到的异常进行处理。
//finally：有一些特定的代码无论异常是否发生，都需要执行。另外，因为异常会引发程序跳转，导致有些语句执行不到。而finally就是解决这个问题的，在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。
  • 某个函数或某段程序块不管会不会，有没可能抛出异常，都可以加try{...}catch{...}去捕捉它。
2. 异常处理流程：
  1. 首先，当异常在 try 代码块中发生的时候，虚拟机首先捕获这个异常，创建一个异常对象(包含本次异常的所有详细信息)
  2. 虚拟机会把这个异常，抛出给catch代码块（类似于方法调用，虚拟机会调用catch代码块中，处理异常的代码）
  3. 执行catch代码块，中的处理异常的代码
  4. 没有终止我们应用程序，而是从catch语句之后的代码开始，继续执行我们的应用程序

在try语句块中，一旦发生异常，我们的代码仍然被一分为二

  1. 在异常发生之前带代码都正常运行
  2. 在异常发生之后的代码，不会执行，而是直接跳转到我们自己处理异常的catch代码块中

七、 try…catch…finally 异常处理的组合方式

  • try catch finally组合： 检测异常，并传递给 catch 处理，并在 finally 中进行资源释放。

即使在finally代码块执行了return语句，finally代码块中的代码，仍然会执行
特殊情况: 走到finally之前 JVM 退出了,就不会执行finally了
finally在开发中的应用：用于释放资源

  • try catch组合 : 对代码进行异常检测，并对检测的异常传递给catch处理。对异常进行捕获处理
  • 多个try catch组合 当可能有多种类型的异常发生的时候，我把可能产生某异常类型的代码分开，分别放在不同的try-catch代码块中
  • 执行特征是：
    • 每个try-catch中是否抛出异常，相互独立的
    • 在实际执行的时候，每一个try-catch代码块可能都产生异常。
  • 实际开发的时候，一般来讲：
    • 效率角度，try 块中方的代码越少越好
    • 开发的时候，会将相关的异常，放在同一个 try 块
      • 相关异常： 一个连续的流程中，可能发生的一系列异常
      • 所以一系列相关的流程中，一旦前一步出现了异常，就会导致，即使后面的流程正常执行，其实也已经没有意义了
  • 一个try 多个catch组合 : 对代码进行异常检测，并对检测的异常传递给catch处理。对每种异常信息进行不同的捕获处理。

这种异常处理方式，要求多个catch中的异常不能相同，
若catch中的多个异常之间有子父类异常的关系，那么先写子类异常类型，再写父类异常类型
当发生异常的时候， 最多执行一个catch分支的代码

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        try{
            int i = 10;
            //可能发生异常的语句
            int j = i / 0;
            System.out.println("try after exception");
            //空指针异常
            int[] a = null;
            System.out.println(a[0]);
            //数组越界异常
            int[] b = {1, 2, 3};
            System.out.println(b[3]);
        }catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("发生了除0异常");
        } catch (NullPointerException | ArrayIndexOutOfBoundsException e) { //一个catch分支处理多种类型的异常
            System.out.println("发生了数组异常");
        }
    }
}
  • try finally 组合: 对代码进行异常检测，检测到异常后因为没有catch，所以一样会被默认 jvm 抛出。异常是没有捕获处理的。但是功能所开启资源需要进行关闭，所以 finally 只为关闭资源

八、 异常在方法重写中细节

  • 子类覆盖父类方法时，如果父类的方法声明异常，子类只能声明父类异常或者该异常的子类，或者不声明。
class Fu {
    public void method () throws RuntimeException {
    }
}

class Zi extends Fu {
    public void method() throws RuntimeException { }  //抛出父类一样的异常
    //public void method() throws NullPointerException{ } //抛出父类子异常
}
  • 当父类方法声明多个异常时，子类覆盖时只能声明多个异常的子集。
class Fu {
    public void method () throws NullPointerException, ClassCastException{
    }
}
class Zi extends Fu {
    public void method()throws NullPointerException, ClassCastException { }
    public void method() throws NullPointerException{ } //抛出父类异常中的一部分
    public void method() throws ClassCastException { } //抛出父类异常中的一部分
}
  • 当被覆盖的方法没有异常声明时，子类覆盖时无法声明异常的。

九、 Throwable类中的常用方法

  • getCause()：返回抛出异常的原因，即异常提示信息。如果 cause 不存在或未知，则返回 null。
  • getMessage()：返回异常的消息信息，即该异常的名称与详细信息字符串
  • printStackTrace()：在控制台输出该异常的名称与详细信息字符串、异常出现的代码位置

十、 try和finally中都有return语句，执行哪一个return？

  • 首先要确定的一点是，不管有木有出现异常，finally块中代码都会执行
  • 当try和catch中有return时，finally仍然会执行；
  • finally是在return后面的表达式运算后执行的（此时并没有返回运算后的值，而是先把要返回的值保存起来，不管finally中的代码怎么样，返回的值都不会改变，任然是之前保存的值），所以函数返回值是在finally执行前确定的；
  • finally中最好不要包含return，否则程序会提前退出，返回值不是try或catch中保存的返回值。

问：如果try和finally语句里面都有return，会执行哪一个呢？
首先，在程序没有异常的情况下，首先执行到try里面的语句，但是只执行到了return里面的****expression，expression首先存放在操作数栈顶，然后复制到局部变量区，并没有执行返回语句return（执行返回语句通常意味着程序执行结束）。然后执行finally，当执行到finally里面的return时候，会将return语句执行完整，此时程序已经有了返回值，因为，执行结束。

  • 总结：执行try块，执行到return语句时，先执行return的语句，但是不返回到main 方法，接下来执行finally块，遇到finally块中的return语句，执行,并将值返回到main方法，这里就不会再回去返回try块中计算得到的值

十一、 自定义异常

1. 概述
  • 如果Java没有提供你需要的异常，则可以自定义异常类。
  • 编译时异常继承 Exception，运行时异常继承 RuntimeException
  • 格式：
Class 异常名 extends Exception{ //或继承RuntimeException
    public 异常名(){
    }
    public 异常名(String s){
        super(s);
    }
}
2. 示例

需求描述：
定义Person类，包含name与age两个成员变量。
在Person类的有参数构造方法中，进行年龄范围的判断，若年龄为负数或大于200岁，则抛出NoAgeException异常，异常提示信息“年龄数值非法”。
要求：在测试类中，调用有参数构造方法，完成Person对象创建，并进行异常的处理。

//自定义异常类
class NoAgeException extends Exception{
    NoAgeException() {
        super();
    }

    NoAgeException(String message)  {
        super(message);
    }
}

//Person类
class Person{
    private String name;
    private int age;
    Person(String name,int age) throws NoAgeException   {
        //加入逻辑判断
        if(age<0 || age>200)        {
            throw new NoAgeException(age+",年龄数值非法");
        }
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    //定义Person对象对应的字符串表现形式。覆盖Object中的toString方法。
    public String toString()    {
        return "Person[name="+name+",age="+age+"]";
    }
}

//测试类
class ExceptionDemo{
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Person p = new Person("xiaoming",20);
            System.out.println(p);
        }
        catch (NoAgeException ex){
            System.out.println("年龄异常啦");
        }
        System.out.println("over");
    }
}

总结一下，构造函数到底抛出这个NoAgeException是继承Exception呢？还是继承RuntimeException呢？
继承Exception，必须要throws声明，一声明就告知调用者进行捕获，一旦问题处理了调用者的程序会继续执行。
继承RuntimeExcpetion,不需要throws声明的，这时调用是不需要编写捕获代码的，因为调用根本就不知道有问题。一旦发生NoAgeException，调用者程序会停掉，并有jvm将信息显示到屏幕，让调用者看到问题，修正代码。

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