Java-Day-15

异常

引出异常

( Exception )

• 如：零成分母时，会抛出 ArithmeticException 异常，然后程序就会崩溃退出，下面的代码也就不执行了

  • 但这种不出现致命错误就使得系统崩溃就不合理了
  • 所以设计者提供了异常处理机制来解决此问题

• 解决方式 — 异常捕获

  • 如果程序员认为一段代码可能出现异常 / 问题，可以使用 try-catch 异常处理机制来解决，从而保证程序的健壮性

  • 选中代码后快捷键 ctrl + alt + t 选中 try - catch

  • 处理后即使出现了异常，程序仍可以继续执行

    int n1 = 1;
    int n2 = 0;
    try {
        int res = n1 / n2;
    } catch (Exception e) {
        System.out.println("出现异常的原因是：" + e.getMessage());
    }
    

• 异常介绍

  • java语言中，将程序执行中发生的不正常情况称为 ”异常“。
    • 开发过程中语法的错误和逻辑错误不是异常

• 执行过程中所发生的异常事件可分为两类

  • Error ( 错误 )：Java 虚拟机无法解决的严重问题，如：JVM 系统内部错误、资源耗尽等严重情况。
    • StackOverflowError [ 栈溢出 ] 和 OOM ( out of memory )，Error 是严重错误，程序会崩溃
  • Exception：其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，可以使用针对性的代码进行处理，如：空指针访问，试图读取不存在的文件，网络连接中断等待
    • 往下还分两大类：运行时异常 [ 程序运行时，发生的异常 ] 和编译时异常 [ 编程时，编译器检查出的异常 ]

• 异常体系图

  • idea 里，在 Throwable 源码里右键打开类图

    

  • 查找分支

    

  • 完成异常体系图

    

  • 虚线：实现类箭头指向的接口

  • 实线：继承了箭头指向的类

• Java 源程序 —— ( 编译异常 ) ——> 字节码文件 —— ( 运行异常 ) ——> 内存中加载、运行类

• 异常分为两大类，运行时异常和编译时异常

  • 运行时异常，是编译器不要求强制处置的异常，一般是指编程时的逻辑错误，是程序员应该避免其出现的异常
    • 对于运行时异常，可以不做处理，因为这类异常很普遍，若全处理可能会对程序的可读性和运行效率产生影响
  • 而编译时异常是编译器要求必须处置的异常
    • 一般像 idea 都会红色波浪线标出来

常见运行异常

• NullPointerException 空指针异常：当应用程序试图在需要对象的地方却使用了 null 时，抛出该异常

  String name = null;
  System.out.println(name.length());
  

• ArithmeticException 数学运算异常：当出现异常的运算条件时，抛出此异常

  int n1 = 1;
  int n2 = 0;
  int res = n1 / n2;
  

• ArrayIndexOutOfBoundsException 数组下标越界异常：用非法索引访问数组时抛出的异常

  • 缺少命令行参数

  int[] arr = {1, 2};
  // for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 正确
  for (int i = 0; i <= arr.length; i++) {
      //  数组从0开始，只有0、1，到不了2
  }
  

• ClassCastException 类型转换异常：当试图将对象强制转换为不是实例的子类时，抛出该异常

  class B extends A {}
  class C extends A {}
  
  // main
  A b = new B();
  C c = (C)b;
  

• NumberFormatException 数字格式不正确异常：当应用程序试图将字符串转换成一种数值类型，但该字符串不能转换为适当格式时，抛出该异常 ( 使用异常来确保输入是满足条件的数字 )

  String name = "啦啦啦";
  int num = Integer.parseInt(name);
  

编译异常

• 编译期间就必须处理的异常，否则代码不能通过编译
• 常见的编译异常
  • SQLException // 操作数据库时，查询表可能发生异常
  • IOException // 操作文件时发生的异常
  • FileNoFoundException // 操作一个不存在的文件时发生的异常
  • ClassNotFoundException // 加载不存在的类时
  • EOFException // 操作文件到文件末尾，发生异常
  • IllegalArguementException // 参数异常

异常处理

• 以下两种处理方式二选一

• try-catch-finally

  • 程序员在代码中捕获发生的异常，自行处理

    try {
    //    代码 / 可能有异常
    } catch(Exception e) {
    //    捕获到异常
    //    当异常发生时，系统将异常封装成 Exception 对象 e，传递给 catch
    //    得到异常对象后，程序员自行处理
    //    如果没有发生异常，此处代码块不执行
    } finally {
    //    不管 try 代码块是否有异常发生，始终要执行 finally，也可以选择不写 finally
    //    所以通常将释放资源的代码放在此处
    }
    

  • 注意细节

    • 如果异常发生，就不再继续执行后面代码，直接进入 catch 块
    • 如果异常没有发生，则顺序执行 try 代码块，不进 catch
    • 如果希望不管是否发生异常都执行某段代码，用 finally

  • 如果 try 代码有多个异常，就使用多个 catch 分别捕获不同的异常，相应处理

    • 但要求子类异常写在前面，父类异常写在后面

      catch { ... } catch

  • 可以直接 try-finally，但这样相当于没有捕获异常，因此程序会直接崩掉 / 退出

  try{
      int n1 = 10;
      int n2 = 0;
      System.out.println(n1 / n2)
  }finally {
      System.out.println("执行了finally");
  }
  System.out.println("程序继续执行");
  
  // 若是n2不为零，就会输出计算结果和两条System输出语句
  // 如上述代码的话，就只输出：“执行了finally” 
  // 后面一切代码包括后面的System都不会执行
  

  • 应用：不管是否发生异常，都必须执行某个业务逻辑

• throws ( 默认方式 )

  • 如果一个方法 ( 中的语句执行时 ) 可能生成某种异常，但并不能确定如何处理这种异常，则此方法应显示地声明抛出异常，表明该方法将不对这些异常进行处理，而交给该方法的调用者来处理，最顶级的处理者就是 JVM

    • JVM 处理：输出异常信息，退出程序.
    • 就是平常默认的出错方式

  • 在方法的声明中用 throws 语句可以声明抛出异常的列表，throws 后面的异常类型可以是方法中产生的异常类型，也可以是异常的父类 ( Exception )

    public class test {
        public static void main(String[] args){
        }
    //      使用第二种方法：throws，抛出异常，让调用f1方法的调用者(方法)处理
    //    public void f1() throws FileNotFoundException {
    //      throws后面也可以是异常列表，即可以抛出多个异常
    //    public void f1() throws FileNotFoundException,NullPointerException {
    //      或者直接用异常的父类，全包括了
        public void f1() throws Exception {
            FileInputStream fis = new FileInputStream("d://aa.txt");
        }
    }
    

  • 注意细节

    • 编译异常必须要处理 ( 会标红 )

    • 对于运行时异常，程序中如果没有处理，默认就是 throws 的方式处理 ( 最终就是抛给了 JVM )

    • 子类重写父类方法时，对抛出异常的规定：子类重写的方法，所抛出的异常要么和父类抛出的异常一致，要么为父类抛出的异常的类型的子类型

      // 从先前画的异常体系图可以看出NullPointerException是RuntimeException的子类
      class Father {
          public void method() throws RuntimeException { }
      }
      
      class Son extends Father {
          @Override
          public void method() throws NullPointerException { }
      }
      

    • 编译异常时，方法显示地声明抛出异常，表明该方法将不对这些异常进行处理，而交给该方法的调用者来处理，则调用者 ( 即下述的 f2() ) 要不 try-catch，要不继续 throws

       public void f1() throws FileNotFoundException {
           FileInputStream fis = new FileInputStream("d://aa.txt");
          }
      
      // 若是这个时候有一个方法调用了这个抛出异常的方法f1
      // 只这样写会报错
      // public static f2() {
      // F1：
      public static f2() throws FileNotFoundException {
          f1();
      }
      
      // F2：
      public static f2() {
          try {
              f1();
          } catch (FileNotFoundException e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }
      

    • 运行异常时，是存在默认处理的，而 java 中并不要求程序员显式处理，因为有默认处理机制

      public static f3() throws AirthmeticException {
      }
      public static f4() {
      // 不会报错
          f3();
      }
      

• 练习

  • 看输出什么

    public class test {
        public static void main(String[] args){
            System.out.println(Exception.method());
        }
    }
    
    class Exception {
        public static int method(){
            int i = 1;
            try {
                i++;   // i=2
                String[] names = new String[3];
                if (names[1].equals("tom")) { // 空指针错误直接跳到Null...
                    System.out.println(names[1]);
                } else {
                    names[3] = "zhuyazhu";
                }
                return 1;
            } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
                return 2;
            } catch (NullPointerException e){
                return ++i;  // i=3，但还有finally，return不会马上执行，在底层会临时变量temp=3保存
            } finally {
                ++i;   // i=4
                System.out.println("i=" + i);  // 输出 i=4
            }
        }
    }
    

    • 输出为
      i=4
      3

    • 如果没有出现异常，则执行 try 块中的所有语句，不执行 catch 块中语句，如果有 finally，最后还需要执行 finally 里的语句

    • 如果出现异常，则 try 块中异常发生后，try 块剩下的语句不再执行，将执行 catch 块中的语句，如果有 finally，最后还需要执行 finally 里的语句

    • 如果没有 catch 捕获，就 finally 后强行退出程序 ( 如果有 finally 的话 )，捕获了的话就继续执行

  • 如果用户输入的不是一个整数，就提示他反复输入，直到输入一个整数为止

    public class test {
        public static void main(String[] args){
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            int num = 0;
            while(true){
                try {
                    System.out.println("请输入一个整数：");
                    num = Integer.parseInt(scanner.next());
                    break;
                } catch (NumberFormatException e) {
                    System.out.println("你输入的不是个整数");
                }
            }
            System.out.println("你输入的值是=" + num);
        }
    }
    

自定义异常

• 当程序出现了某些 “ 错误 ”，但该错误信息并没有在 Throwable 子类中描述处理，这个时候可以自己设计异常类，用于描述该错误信息

  • 好处就是可以使用默认的处理机制

• 自定义异常的步骤

  • 定义类：自定义异常类名 ( 程序员自己写 ) 继承Exception 或 RuntimeException
  • 如果继承 Exception，属于编译异常
    • 若是用编译异常，就要在调用其的方法里 ( 如：main ) 也要 throws 自定义的异常
  • 如果继承 RuntimeException，属于运行异常 ( 一般来说，继承 RuntimeException )

• 应用

  • 当接收 Person 对象年龄时，要求范围在 18 ~ 120 之间，否则抛出一个自定义异常 ( 要求继承 RuntimeException )，并给出提示信息

    public class test {
        public static void main(String[] args) {
            int age = 80;
            if (!(age >= 18 && age <= 120)) {
                throw new AgeException("年龄错误，应该在18~120之间");
            }
            System.out.println("输入年龄范围正确");
        }
    }
    
    //自定义异常
    class AgeException extends RuntimeException {
        public AgeException(String message) {
    //        追寻父类是一直到Throwable类，其方法即为将message信息显示于控制台提示
            super(message);
        }
    }
    

• throw 和 throws 区别

  	意义	位置	后面所跟
  throws	异常处理的一种方式	方法声明处	异常类型
  throw	手动生成异常对象的关键字	方法体中	异常对象

  • 如：在上述自定义异常时有一句 throw new AgeException("年龄错误，应该在18~120之间");

• 练习

  • 查看输出

    public class test {
        public static void main(String[] args) {
            try {
                ReturnExceptionDemo.methodA();
    //            从methodA中拿到throw出的异常被下面的catch捕获
            } catch (Exception e) {
    //            message：”制造异常“，在这里才被输出
                System.out.println(e.getMessage());  								// 3
            }
            ReturnExceptionDemo.methodB();
        }
    }
    
    //自定义异常
    class ReturnExceptionDemo {
        static void methodA() {
            try {
                System.out.println("进入方法A");  							   	 	 // 1
                throw new RuntimeException("制造异常");  							 // 3
            } finally {
                System.out.println("用A方法的finally");  							 // 2
            }
        }
        static void methodB() {
            try {
                System.out.println("进入方法B"); 									  // 4
                return;
            } finally {
                System.out.println("用B方法的finally"); 							  // 5
            }
        }
    
    

    • 输出

      进入方法A
      用A方法的finally
      制造异常
      进入方法B
      用B方法的finally

  • 编写应用程序，接收命令行的两个参数，计算两数相除，要求使用 cal (int n1, int n2)，对数据格式不正确、缺少命令行参数、除零进行异常处理

    public class test1 {
        public static void main(String[] args) {
            try {
                if (args.length != 2) {
                    throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("参数个数不对");
                }
                int n1 = Integer.parseInt(args[0]);
                int n2 = Integer.parseInt(args[1]);
                double res = cal(n1, n2);
                System.out.println("计算结果为=" + res);
    
            } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
                System.out.println(e.getMessage());
            } catch (NumberFormatException e) {
                System.out.println("参数格式不正确，需要输入整数");
            } catch (ArithmeticException e) {
                System.out.println("出现了除以零的异常");
            }
        }
        public static double cal(int n1, int n2) {
            return n1 / n2;
        }
    }
    

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