java-异常体系

1 异常的继承体系结构

123.png.png
  • Throwable 类是 Java 语言中所有错误或异常的超类。
  • 只有当对象是此类(或其子类之一)的实例时,才能通过 Java 虚拟机或者 Java throw 语句抛出。类似地,只有此类或其子类之一才可以是 catch 子句中的参数类型。
  • Throwable 包含了其线程创建时线程执行堆栈的快照。它还包含了给出有关错误更多信息的消息字符串。
  • 最后,它还可以包含 cause(原因):另一个导致此 throwable 抛出的 throwable。此 cause 设施在 1.4 版本中首次出现。它也称为异常链 设施,因为 cause 自身也会有 cause,依此类推,就形成了异常链,每个异常都是由另一个异常引起的。

1.1 Error

  • Error 是 Throwable 的子类,用于指示合理的应用程序不应该试图捕获的严重问题
  • 大多数这样的错误都是异常条件。虽然 ThreadDeath 错误是一个“正规”的条件,但它也是 Error 的子类,因为大多数应用程序都不应该试图捕获它。
  • 在执行该方法期间,无需在其 throws 子句中声明可能抛出但是未能捕获的 Error 的任何子类,因为这些错误可能是再也不会发生的异常条件。
  • Java 程序通常不捕获错误。错误一般发生在严重故障时,它们在Java程序处理的范畴之外。

1.2 Exception

  • Exception 异常主要分为两类

    • 一类是 IOException(I/O 输入输出异常),其中 IOException 及其子类异常又被称作「受查异常」
    • 另一类是 RuntimeException(运行时异常),RuntimeException 被称作「非受查异常」。
  • 受查异常就是指,编译器在编译期间要求必须得到处理的那些异常,你必须在编译期处理了。

1.2.1 常见的非检查性异常:

下载.png

1.2.2 常见的检查性异常:

下载.png

2 自定义异常类型

Java 的异常机制中所定义的所有异常不可能预见所有可能出现的错误,某些特定的情境下,则需要我们自定义异常类型来向上报告某些错误信息。

  • 在 Java 中你可以自定义异常。编写自己的异常类时需要记住下面的几点。
    • 所有异常都必须是 Throwable 的子类。
    • 如果希望写一个检查性异常类,则需要继承 Exception 类。
    • 如果你想写一个运行时异常类,那么需要继承 RuntimeException 类。

3 异常的处理方式

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。
  • 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
}

3.2 throws/throw 关键字

  • 如果一个方法没有捕获一个检查性异常,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 {
    // Method implementation
    throw new RemoteException();
  }
  //Remainder of class definition
}

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。

3.3 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
}

OutOfMemoryError 可以被 try catch 吗?

OutOfMemoryError 是可以 try catch 的。

RuntimeException 是在程序运行中可能发生的异常,我们可以不捕获它,但可能带来 Crash 的代价,但是过多的捕获异常又不利于暴露和调试异常情况。在开发过程中,我们更多的应该及时暴露问题。除了 RuntimeException 以外,其他异常可以统称为 非运行时异常 或者 受检异常,这些异常必须被捕获,否则编译期就会报错。

OutOfMemoryError 的父类们

OutOfMemoryError <- VirtualMachineError <- Error

OutOfMemoryError 是一个 Error ,Error 不应该被捕获。那么,捕获 OutOfMemoryError 有什么意义呢?

如果你把捕获 OOM 当做处理 OOM 的一种手段,无疑是不合适的。你无法保证你 catch 的代码就是导致 OOM 的原因,可能它只是压死骆驼的最后一根稻草,甚至你也无法保证你的 catch 代码块中不会再次触发 OOM 。
在 View.java 的 buildDrawingCacheImpl() 方法中有这么一段代码:

try {
    bitmap = Bitmap.createBitmap(mResources.getDisplayMetrics(),
                        width, height, quality);
    bitmap.setDensity(getResources().getDisplayMetrics().densityDpi);
    if (autoScale) {
        mDrawingCache = bitmap;
     } else {
         mUnscaledDrawingCache = bitmap;
     }
     if (opaque && use32BitCache) bitmap.setHasAlpha(false);
} catch (OutOfMemoryError e) {
    // If there is not enough memory to create the bitmap cache, just
    // ignore the issue as bitmap caches are not required to draw the
    // view hierarchy
    if (autoScale) {
        mDrawingCache = null;
    } else {
        mUnscaledDrawingCache = null;
}
mCachingFailed = true;
......

buildDrawingCacheImpl() 方法的大致作用是为当前 View 生成一个 Bitmap 缓存。在构建 Bitmap 对象的时候,如果捕捉到了 OOM ,就放弃生成 Bitmap 缓存,因为在 View 的绘制过程中 Bitmap Cache 并不是必须存在的
所以在这里没有必要抛出 OOM ,而是自己捕获就可以了。

在你自己明确知道可能发生 OOM 的情况下设置一个兜底策略,这可能是捕获 OOM 的唯一意义了

JVM 中哪一块内存不会发生 OOM ?
Java内存区域——堆,栈,方法区等

唯一一个在《Java虚拟机规范》中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域是 程序计数器。程序计数器(Program Counter Register)是一块较小的内存空间,它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。如果线程正在执行的是一个Java方法,这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址;如果正在执行的是本地(Native)方法,这个计数器值则应为空(Undefined)。

4 try-catch-finally 的执行顺序

try-catch-finally 执行顺序的相关问题可以说是各种面试中的「常客」了,尤其是 finally 块中带有 return 语句的情况。我们直接看几道面试题:

4.1 面试题一:

public static void main(String[] args){
    int result = test1();
    System.out.println(result);
}

public static int test1(){
    int i = 1;
    try{
        i++;
        System.out.println("try block, i = "+i);
    }catch(Exception e){
        i--;
        System.out.println("catch block i = "+i);
    }finally{
        i = 10;
        System.out.println("finally block i = "+i);
    }
    return i;
}

输出结果如下:

try block, i = 2
finally block i = 10
10

这算一个相当简单的问题了,没有坑,下面我们稍微改动一下:

public static int test2(){
    int i = 1;
    try{
        i++;
        throw new Exception();
    }catch(Exception e){
        i--;
        System.out.println("catch block i = "+i);
    }finally{
        i = 10;
        System.out.println("finally block i = "+i);
    }
    return i;
}

输出结果如下:

catch block i = 1
finally block i = 10
10

4.2 面试题二

public static void main(String[] args){
    int result = test3();
    System.out.println(result);
}

public static int test3(){
    //try 语句块中有 return 语句时的整体执行顺序
    int i = 1;
    try{
        i++;
        System.out.println("try block, i = "+i);
        return i;
    }catch(Exception e){
        i ++;
        System.out.println("catch block i = "+i);
        return i;
    }finally{
        i = 10;
        System.out.println("finally block i = "+i);
    }
}

输出结果如下:

try block, i = 2
finally block i = 10
2

是不是有点疑惑?明明我 try 语句块中有 return 语句,可为什么最终还是执行了 finally 块中的代码?

我们反编译这个类,看看这个 test3 方法编译后的字节码的实现:

0: iconst_1         //将 1 加载进操作数栈
1: istore_0         //将操作数栈 0 位置的元素存进局部变量表
2: iinc          0, 1   //将局部变量表 0 位置的元素直接加一(i=2)
5: getstatic     #3     // 5-27 行执行的 println 方法                
8: new           #5                  
11: dup
12: invokespecial #6                                                     
15: ldc           #7 
17: invokevirtual #8                                                     
20: iload_0         
21: invokevirtual #9                                                     24: invokevirtual #10                
27: invokevirtual #11                 
30: iload_0         //将局部变量表 0 位置的元素加载进操作栈(2)
31: istore_1        //把操作栈顶的元素存入局部变量表位置 1 处
32: bipush        10 //加载一个常量到操作栈(10)
34: istore_0        //将 10 存入局部变量表 0 处
35: getstatic     #3  //35-57 行执行 finally中的println方法             
38: new           #5                  
41: dup
42: invokespecial #6                  
45: ldc           #12                 
47: invokevirtual #8                  
50: iload_0
51: invokevirtual #9                
54: invokevirtual #10                 
57: invokevirtual #11                 
60: iload_1         //将局部变量表 1 位置的元素加载进操作栈(2)
61: ireturn         //将操作栈顶元素返回(2)
-------------------try + finally 结束 ------------
------------------下面是 catch + finally,类似的 ------------
62: astore_1
63: iinc          0, 1
.......
.......
  • 从我们的分析中可以看出来,finally 代码块中的内容始终会被执行,无论程序是否出现异常的原因就是,编译器会将 finally 块中的代码复制两份并分别添加在 try 和 catch 的后面

可能有人会所疑惑,原本我们的 i 就被存储在局部变量表 0 位置,而最后 finally 中的代码也的确将 slot 0 位置填充了数值 10,可为什么最后程序依然返回的数值 2 呢?

  • 仔细看字节码,你会发现在 return 语句返回之前,虚拟机会将待返回的值压入操作数栈,等待返回,即使 finally 语句块对 i 进行了修改,但是待返回的值已经确实的存在于操作数栈中了,所以不会影响程序返回结果。

4.3 面试题三

public static int test4(){
    //finally 语句块中有 return 语句
    int i = 1;
    try{
        i++;
        System.out.println("try block, i = "+i);
        return i;
    }catch(Exception e){
        i++;
        System.out.println("catch block i = "+i);
        return i;
    }finally{
        i++;
        System.out.println("finally block i = "+i);
        return i;
    }
}

运行结果:

try block, i = 2
finally block i = 3
3

其实你从它的字节码指令去看整个过程,而不要单单四记它的执行过程。


16301c82ee79b8d0.png

你会发现程序最终会采用 finally 代码块中的 return 语句进行返回,而直接忽略 try 语句块中的 return 指令

最后,对于异常的使用有一个不成文的约定:尽量在某个集中的位置进行统一处理,不要到处的使用 try-catch,否则会使得代码结构混乱不堪。

参考

Java 的异常处理机制
Java异常体系
OutOfMemoryError 可以被 try catch 吗?

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