異常處理 · Java

## 什么是異常盡管人人希望自己身體健康，處理的事情都能順利進行，但在實際生活中總會遇到各種狀況，比如感冒發燒，工作時電腦藍屏、死機等。同樣在程序運行的過程中，也會發生各種非正常狀況，比如程序運行時磁盤空間不足，網絡連接中斷，被裝載的類不存在。針對這種情況，在Java語言中，引入了異常，以異常類的形式對這些非正常情況進行封裝，通過異常處理機制對程序運行時發生的各種問題進行處理。接下來通過一個案例來認識一下什么是異常，如例所示。 ```java public class Example { public static void main(String[] args) { int result = divide(4, 0); // 調用divide()方法 System.out.println(result); } // 下面的方法實現了兩個整數相除 public static int divide(int x, int y) { int result = x / y; // 定義一個變量result 記錄兩個數相除的結果 return result; // 將結果返回 } } ``` 運行結果： ``` Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero at Example.divide(Example.java:9) at Example.main(Example.java:3) ``` 從運行結果可以看出，程序發生了算數異常(ArithmeticException)，這個異常是由于程序中的第3行代碼調用divide()方法時傳入了參數0，在方法中的第8行代碼的運算中出現了被0除的錯誤。在這個異常發生后，程序會立即結束，無法繼續向下執行。例中產生了一個ArithmeticException異常，ArithmeticException異常只是Java異常類中的一種，在Java中還提供了大量的異常類，這些類都繼承自java.lang.Throwable類。接下來通過一張圖來展示Throwable類的繼承體系，如圖所示。 ![](http://47.107.171.232/easily-j/images/20190108/87f56d7b-d911-4ade-892c-c392dfc409b6.png) 通過圖可以看出，Throwable有兩個直接子類Error和Exception，其中Error代表程序中產生的錯誤，Exception代表程序中產生的異常。接下來就對這兩個直接子類進行詳細講解。 - Error類 Error類稱為錯誤類，它表示Java運行時產生的系統內部錯誤或資源耗盡的錯誤，是比較嚴重的，僅靠修改程序本身是不能恢復執行的。舉一個生活中的例子，在蓋樓的過程中因偷工減料，導致大樓坍塌，這就相當于一個Error。 - Exception類 Exception類稱為異常類，它表示程序本身可以處理的錯誤，在開發Java程序中進行的異常處理，都是針對Excption類及其子類。在Exception類的眾多子類中有一個特殊的RuntimeException類，該類及其子類用于表示運行時異常，除了此類，Exception類下所有其他的子類都用于表示編譯時異常。本節主要針對Exception類及其子類進行講解。通過前面的學習我們已經了解了Throwable類，為了方便后面的學習，接下來將Throwable類中的常用方法羅列出來，如表所示。 ![](http://47.107.171.232/easily-j/images/20190108/52da4fe8-0876-499e-9e89-99b314e8638f.png) 表中的這些方法都用于獲取異常信息。由于Error和Exception 繼承自Throwable類，所以它們都擁有這些方法，在后面的異常學習中會逐漸接觸到這些方法的使用。 ## try…catch和finally 上面的例子中，由于發生了異常，程序立即終止，無法繼續向下執行。為了解決這樣的問題，Java中提供了一種對異常進行處理的方式———異常捕獲。異常捕獲通常使用try…catch語句，具體語法格式如下: ``` try{ //程序代碼塊 }catch(ExceptionType(Exception 類及其子類) e){ //對ExceptionType 的處理 } ``` 其中在try代碼塊中編寫可能發生異常的Java語句，catch代碼塊中編寫針對異常進行處理的代碼。當try代碼塊中的程序發生了異常，系統會將這個異常的信息封裝成一個異常對象，并將這個對象傳遞給catch代碼塊。catch代碼塊需要一個參數指明它所能夠接收的異常類型，這個參數的類型必須是Exception類或其子類。接下來使用try…catch語句對上面例中出現的異常進行捕獲。 ```java public class Example { public static void main(String[] args) { // 下面的代碼定義了一個try…catch 語句用于捕獲異常 try { int result = divide(4, 0); // 調用divide()方法 System.out.println(result); } catch (Exception e) { // 對異常進行處理 System.out.println("捕獲的異常信息為: " + e.getMessage()); } System.out.println("程序繼續向下執行……"); } // 下面的方法實現了兩個整數相除 public static int divide(int x, int y) { int result = x / y; // 定義一個變量result 記錄兩個數相除的結果 return result; // 將結果返回 } } ``` 運行結果： ``` 捕獲的異常信息為: / by zero 程序繼續向下執行…… ``` 例中，對可能發生異常的代碼用try…catch語句進行了處理。在try代碼塊中發生被0 除異常，程序會轉而執行catch 中的代碼，通過調用Exception 對象的getMessage()方法，返回異常信息“/byzero”。catch代碼塊對異常處理完畢后，程序仍會向下執行，而不會異常終止。在程序中，有時候我們希望有些語句無論程序是否發生異常都要執行，這時就可以在try…catch 語句后，加一個finally代碼塊。接下來對例4-22 進行修改，演示一下finally代碼塊的用法，如例所示。 ```java public class Example { public static void main(String[] args) { // 下面的代碼定義了一個try…catch 語句用于捕獲異常 try { int result = divide(4, 0); // 調用divide()方法 System.out.println(result); } catch (Exception e) { // 對異常進行處理 System.out.println("捕獲的異常信息為: " + e.getMessage()); } finally { System.out.println("進入finally 代碼塊"); } System.out.println("程序繼續向下執行……"); } // 下面的方法實現了兩個整數相除 public static int divide(int x, int y) { int result = x / y; // 定義一個變量result 記錄兩個數相除的結果 return result; // 將結果返回 } } ``` 運行結果： ``` 捕獲的異常信息為: / by zero 進入finally 代碼塊程序繼續向下執行…… ``` 在catch代碼塊中增加了一個return語句，用于結束當前方法，此時程序第12行代碼就不會執行了，而finally中的代碼仍會執行，并不會被return語句所影響，也就是說不論程序是發生異常還是使用return語句結束，finally中的語句都會執行，正是由于這種特殊性，在程序設計時，經常會在try…catch后使用finally代碼塊來完成必須做的事情，例如釋放系統資源。需要注意的是，finally中的代碼塊有一種情況下是不會執行的，那就是在try…catch中執行了System.exit(0)語句。System.exit(0)表示退出當前的Java虛擬機，Java虛擬機停止了，任何代碼都不能再執行了。 ## throws關鍵字在前面學習的例中，由于調用的是自己寫的divide()方法，因此很清楚該方法可能會發生異常。試想一下，如果去調用一個別人寫的方法時，是否能知道別人寫的方法是否會有異常呢? 這是很難做出判斷的。針對這種情況，Java中允許在方法的后面使用throws關鍵字對外聲明該方法有可能發生的異常，這樣調用者在調用方法時，就明確地知道該方法有異常，并且必須在程序中對異常進行處理，否則編譯無法通過。 throws關鍵字聲明拋出異常的語法格式如下: ``` 修飾符返回值類型方法名([參數1，參數2…])throws ExceptionType1[，ExceptionType2…]{ } ``` 從上述語法格式中可以看出，throws關鍵字需要寫在方法聲明的后面，throws后面需要聲明方法中發生異常的類型，通常將這種做法稱為方法聲明拋出一個異常。然后使用同樣的try catch 結構拋出異常，就保證了程序執行時不會終止，接下來對例進行修改，在devide()方法上聲明拋出異常，如例所示。 ```java public class Example { public static void main(String[] args) { // 下面的代碼定義了一個try…catch 語句用于捕獲異常 try { int result = divide(4, 2); // 調用divide()方法 System.out.println(result); } catch (Exception e) { // 對捕獲到的異常進行處理 e.printStackTrace(); // 打印捕獲的異常信息 } } // 下面的方法實現了兩個整數相除，并使用throws 關鍵字聲明拋出異常 public static int divide(int x, int y) throws Exception { int result = x / y; // 定義一個變量result 記錄兩個數相除的結果 return result; // 將結果返回 } } ``` 運行結果： ``` 2 ``` ## 運行時異常與編譯時異常在實際開發中，經常會在程序編譯時產生一些異常，而這些異常必須要進行處理，這種異常被稱為編譯時異常，也稱為checked異常。另外還有一種異常是在程序運行時產生的，這種異常即使不編寫異常處理代碼，依然可以通過編譯，因此稱為運行時異常，也稱為unchecked異常。接下來就分別對這兩種異常進行詳細的講解。 #### 編譯時異常在Java中，Exception類中除了RuntimeException類及其子類都是編譯時異常。編譯時異常的特點是Java編譯器會對其進行檢查，如果出現異常就必須對異常進行處理，否則程序無法通過編譯。處理編譯時期的異常有兩種方式，具體如下: - 使用try…catch語句對異常進行捕獲。 - 使用throws關鍵字聲明拋出異常，調用者對其處理。 #### 運行時異常 RuntimeException類及其子類都是運行時異常。運行時異常的特點是Java編譯器不會對其進行檢查，也就是說，當程序中出現這類異常時，即使沒有使用try…catch語句捕獲或使用throws關鍵字聲明拋出，程序也能編譯通過。運行時異常一般是由程序中的邏輯錯誤引起的，在程序運行時無法恢復。比如通過數組的角標訪問數組的元素時，如果超過了數組的最大角標，就會發生運行時異常，代碼如下所示: ``` int [] arr = new int[5]; System.out.println(arr[6]); ``` 上面代碼中，由于數組arr的length為5，最大角標應為4，當使用arr[6]訪問數組中的元素就會發生數組角標越界的異常。 ## 自定義異常 JDK中定義了大量的異常類，雖然這些異常類可以描述編程時出現的大部分異常情況，但是在程序開發中有時可能需要描述程序中特有的異常情況，例如在設計divide()方法時不允許被除數為負數。為了解決這個問題，在Java中允許用戶自定義異常，但自定義的異常類必須繼承自Exception或其子類。接下來通過一個案例來學習，如例所示。 ```java //下面的代碼是自定義一個異常類繼承自Exception public class DivideByMinusException extends Exception { public DivideByMinusException() { super(); // 調用Exception 無參的構造方法 } public DivideByMinusException(String message) { super(message); // 調用Exception 有參的構造方法 } } ``` 在實際開發中，如果沒有特殊的要求，自定義的異常類只需繼承Exception類，在構造方法中使用super()語句調用Exception的構造方法即可。既然自定義了異常，那么該如何使用呢? 這時就需要用到throw關鍵字，throw關鍵字用于在方法中聲明拋出異常的實例對象，其語法格式如下: ``` throw Exception 異常對象 ``` 接下來重新對上面被除數為0的例子中的divide()方法進行改寫，在divide()方法中判斷被除數是否為負數，如果為負數，就使用throw 關鍵字在方法中向調用者拋出自定義的DivideByMinusException異常對象，如例所示。 ```java public class Example { public static void main(String[] args) { // 下面的代碼定義了一個try…catch 語句用于捕獲異常 try { // 調用divide()方法，傳入一個負數作為被除數 int result = divide(4, -2); System.out.println(result); } catch (DivideByMinusException e) { // 對捕獲到的異常進行處理 System.out.println(e.getMessage()); // 打印捕獲的異常信息 } } // 下面的方法實現了兩個整數相除，并使用throws 關鍵字聲明拋出自定義異常 public static int divide(int x, int y) throws DivideByMinusException { if (y < 0) { // 使用throw 關鍵字聲明異常對象 throw new DivideByMinusException("被除數是負數"); } int result = x / y; // 定義一個變量result 記錄兩個數相除的結果 return result; // 將結果返回 } } ``` 運行結果： ``` 被除數是負數 ``` 例的main()方法中，定義了一個try…catch語句用于捕獲divide()方法拋出的異常。在調用divide()方法時由于傳入的被除數不能為負數，程序會拋出一個自定義異常DivideByMinusException，該異常被捕獲后最終被catch代碼塊處理，并打印出異常信息。