Java基础10-异常

概述

异常是程序中的一些错误，但并不是所有的错误都是异常，并且错误有时候是可以避免的。
异常发生的原因有很多，通常包含以下几大类：

用户输入了非法数据。
要打开的文件不存在。
网络通信时连接中断，或者JVM内存溢出。

这些异常有的是因为用户错误引起，有的是程序错误引起的，还有其它一些是因为物理错误引起的。
要理解Java异常处理是如何工作的，你需要掌握以下三种类型的异常：

检查性异常
最具代表的检查性异常是用户错误或问题引起的异常，这是程序员无法预见的。例如要打开一个不存在文件时，一个异常就发生了，这些异常在编译时不能被简单地忽略。
运行时异常
运行时异常是可能被程序员避免的异常。与检查性异常相反，运行时异常可以在编译时被忽略。
错误
错误不是异常，而是脱离程序员控制的问题。错误在代码中通常被忽略。例如，当栈溢出时，一个错误就发生了，它们在编译也检查不到的。

Exception的类层次结构

所有的异常类是从 java.lang.Exception 类继承的子类。
Exception类是Throwable类的子类。除了Exception类外，Throwable还有一个子类Error 。
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。
Error 用来指示运行时环境发生的错误。例如JVM 内存溢出。一般地，程序不会从错误中恢复。
异常类有两个主要的子类：IOException类和RuntimeException类。

Java异常层次结构

异常方法

下面的列表是Throwable类的主要方法:

Throwable类的主要方法

捕获异常

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。
例如：

import java.io.*;
public class ExcepTest{
 
   public static void main(String args[]){
      try{
         int a[] = new int[2];
         System.out.println("Access element three :" + a[3]);
      }catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
         System.out.println("Exception thrown  :" + e);
      }
      System.out.println("Out of the block");
   }
}

运行结果：

Exception thrown  :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
Out of the block

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。

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：

import java.io.*;
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。
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{
       // Method implementation
   }
   //Remainder of class definition
}

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
}

注意下面事项：

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

有return的情况下try catch finally的执行顺序

先说结论：

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。

举例：

情况1：try{} catch(){}finally{} return;
显然程序按顺序执行。
情况2:try{ return; }catch(){} finally{} return;
程序执行try块中return之前（包括return语句中的表达式运算）代码；
再执行finally块，最后执行try中return;
finally块之后的语句return，因为程序在try中已经return所以不再执行。
情况3:try{ } catch(){return;} finally{} return;
程序先执行try，如果遇到异常执行catch块，
有异常：则执行catch中return之前（包括return语句中的表达式运算）代码，再执行finally语句中全部代码，
最后执行catch块中return. finally之后也就是4处的代码不再执行。
无异常：执行完try再finally再return.
情况4:try{ return; }catch(){} finally{return;}
程序执行try块中return之前（包括return语句中的表达式运算）代码；
再执行finally块，因为finally块中有return所以提前退出。
情况5:try{} catch(){return;}finally{return;}
程序执行catch块中return之前（包括return语句中的表达式运算）代码；
再执行finally块，因为finally块中有return所以提前退出。
情况6:try{ return;}catch(){return;} finally{return;}
程序执行try块中return之前（包括return语句中的表达式运算）代码；
有异常：执行catch块中return之前（包括return语句中的表达式运算）代码；则再执行finally块，因为finally块中有return所以提前退出。
无异常：则再执行finally块，因为finally块中有return所以提前退出。

最终结论：任何执行try 或者catch中的return语句之前，都会先执行finally语句（如果finally存在的话）。
如果finally中有return语句，那么程序就return了，所以finally中的return是一定会被return的，编译器把finally中的return实现为一个warning。

声明自定义异常

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。
可以像下面这样定义自己的异常类：

class MyException extends Exception{
}

只继承Exception 类来创建的异常类是检查性异常类。
下面的 InsufficientFundsException 类是用户定义的异常类，它继承自 Exception。
一个异常类和其它任何类一样，包含有变量和方法:

import java.io.*;
 
//自定义异常类，继承Exception类
public class InsufficientFundsException extends Exception{
  //此处的amount用来储存当出现异常（取出钱多于余额时）所缺乏的钱
  private double amount;
  public InsufficientFundsException(double amount) {
    this.amount = amount;
  } 
  public double getAmount() {
    return amount;
  }
}

为了展示如何使用我们自定义的异常类，在下面的 CheckingAccount 类中包含一个 withdraw() 方法抛出一个 InsufficientFundsException 异常：

import java.io.*;
 
//此类模拟银行账户
public class CheckingAccount{
   //balance为余额，number为卡号
   private double balance;
   private int number;
   public CheckingAccount(int number){
      this.number = number;
   }
   //方法：存钱
   public void deposit(double amount){
      balance += amount;
   }
   //方法：取钱
   public void withdraw(double amount) throws InsufficientFundsException{
      if(amount <= balance) {
         balance -= amount;
      } else {
         double needs = amount - balance;
         throw new InsufficientFundsException(needs);
      }
   }
   //方法：返回余额
   public double getBalance() {
      return balance;
   }
   //方法：返回卡号
   public int getNumber() {
      return number;
   }
}

下面的 BankDemo 程序示范了如何调用 CheckingAccount 类的 deposit() 和 withdraw() 方法:

public class BankDemo{
   public static void main(String[] args) {
        CheckingAccount c = new CheckingAccount(101);
        System.out.println("Depositing $500...");
        c.deposit(500.00);
        try {
            System.out.println("\nWithdrawing $100...");
            c.withdraw(100.00);
            System.out.println("\nWithdrawing $600...");
            c.withdraw(600.00);
        } catch (InsufficientFundsException e) {
            System.out.println("Sorry, but you are short $"
                    + e.getAmount());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}