1. 异常概述
1.1 什么是生活的异常
男主角小明每天开车上班,正常车程1小时。但是,不出意外的话,可能会出现意外。
出现意外,即为异常情况。我们会做相应的处理。如果不处理,到不了公司。处理完了,就可以正常开车去公司。
1.2 什么是程序的异常
在使用计算机语言进行项目开发的过程中,即使程序员把代码写得尽善尽美
,在系统的运行过程中仍然会遇到一些问题,因为很多问题不是靠代码能够避免的,比如:客户输入数据的格式问题
,读取文件是否存在
,网络是否始终保持通畅
等等。
- 异常 :==指的是程序在执行过程中,出现的非正常情况,如果不处理最终会导致JVM的非正常停止。==
异常指的并不是语法错误和逻辑错误。语法错了,编译不通过,不会产生字节码文件,根本不能运行。
代码逻辑错误,只是没有得到想要的结果,例如:求a与b的和,你写成了a-b
1.3 异常的抛出机制
Java中是如何表示不同的异常情况,又是如何让程序员得知,并处理异常的呢?
Java中把不同的异常用不同的类表示,一旦发生某种异常,就创建该异常类型的对象
,并且抛出(throw)。然后程序员可以捕获(catch)到这个异常对象,并处理;如果没有捕获(catch)这个异常对象,那么这个异常对象将会导致程序终止。
举例:
运行下面的程序,程序会产生一个数组角标越界异常ArrayIndexOfBoundsException
。我们通过图解来解析下异常产生和抛出的过程。
测试类
上述程序执行过程图解:
1.4 如何对待异常
对于程序出现的异常,一般有两种解决方法:一是遇到错误就终止程序的运行。另一种方法是程序员在编写程序时,就充分考虑到各种可能发生的异常和错误,极力预防和避免。实在无法避免的,要编写相应的代码进行异常的检测、以及异常的处理
,提高代码的健壮性
。
2. Java异常体系
2.1 Throwable
java.lang.Throwable
类是Java程序执行过程中发生的异常事件对应的类的根父类。
Throwable中的常用方法:
public void printStackTrace()
:打印异常的详细信息。
包含了异常的类型、异常的原因、异常出现的位置、在开发和调试阶段都得使用printStackTrace。
public String getMessage()
:获取发生异常的原因。
2.2 Error 和 Exception
Throwable可分为两类:Error和Exception。分别对应着java.lang.Error
与java.lang.Exception
两个类。
Error: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。一般不编写针对性的代码进行处理。
- 例如:StackOverflowError(栈内存溢出)和OutOfMemoryError(堆内存溢出,简称OOM)。
Exception: 其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题,需要使用针对性的代码进行处理,使程序继续运行。否则一旦发生异常,程序也会挂掉。例如:
- 空指针访问
- 试图读取不存在的文件
- 网络连接中断
- 数组角标越界
说明:
- 无论是Error还是Exception,还有很多子类,异常的类型非常丰富。当代码运行出现异常时,特别是我们不熟悉的异常时,不要紧张,把异常的简单类名,拷贝到API中去查去认识它即可。
- 我们本章讲的异常处理,其实针对的就是Exception。
2.3 编译时异常和运行时异常
Java程序的执行分为编译时过程和运行时过程。有的错误只有在运行时
才会发生。比如:除数为0,数组下标越界等。
因此,根据异常可能出现的阶段,可以将异常分为:
- 编译时期异常(即checked异常、受检异常):在代码编译阶段,编译器就能明确
警示
当前代码可能发生(不是一定发生)
xx异常,并明确督促
程序员提前编写处理它的代码。如果程序员没有编写
对应的异常处理代码,则编译器就会直接判定编译失败,从而不能生成字节码文件。通常,这类异常的发生不是由程序员的代码引起的,或者不是靠加简单判断就可以避免的,例如:FileNotFoundException(文件找不到异常)。
- 运行时期异常(即runtime异常、unchecked异常、非受检异常):在代码编译阶段,编译器完全不做任何检查,无论该异常是否会发生,编译器都不给出任何提示。只有等代码运行起来并确实发生了xx异常,它才能被发现。通常,这类异常是由程序员的代码编写不当引起的,只要稍加判断,或者细心检查就可以避免。
- java.lang.RuntimeException类及它的子类都是运行时异常。比如:ArrayIndexOutOfBoundsException数组下标越界异常,ClassCastException类型转换异常。
3. 常见的错误和异常
3.1 Error
最常见的就是VirtualMachineError,它有两个经典的子类:StackOverflowError、OutOfMemoryError。
3.2 运行时异常
3.3 编译时异常
4. 异常的处理
4.1 异常处理概述
在编写程序时,经常要在可能出现错误的地方加上检测的代码,如进行x/y运算时,要检测分母为0
,数据为空
,输入的不是数据而是字符
等。过多的if-else分支会导致程序的代码加长
、臃肿
,可读性差
,程序员需要花很大的精力“堵漏洞
”。因此采用异常处理机制。
Java异常处理
Java采用的异常处理机制,是将异常处理的程序代码集中在一起
,与正常的程序代码分开,使得程序简洁、优雅,并易于维护。
Java异常处理的方式:
方式一:try-catch-finally
方式二:throws + 异常类型
4.2 方式1:捕获异常(try-catch-finally)
Java提供了异常处理的抓抛模型。
- 前面提到,Java程序的执行过程中如出现异常,会生成一个异常类对象,该异常对象将被提交给Java运行时系统,这个过程称为
抛出(try)异常
。
- 如果一个方法内抛出异常,该异常对象会被抛给调用者方法中处理。如果异常没有在调用者方法中处理,它继续被抛给这个调用方法的上层方法。这个过程将一直继续下去,直到异常被处理。这一过程称为
捕获(catch)异常
。
- 如果一个异常回到main()方法,并且main()也不处理,则程序运行终止。
4.2.1 try-catch-finally基本格式
捕获异常语法如下:
具体执行过程:
当某段代码可能发生异常,不管这个异常是编译时异常(受检异常)还是运行时异常(非受检异常),我们都可以使用try块将它括起来,并在try块下面编写catch分支尝试捕获对应的异常对象。
- 如果在程序运行时,try块中的代码没有发生异常,那么catch所有的分支都不执行。
- 如果在程序运行时,try块中的代码发生了异常,根据异常对象的类型,将从上到下选择第一个匹配的catch分支执行。此时try中发生异常的语句下面的代码将不执行,而整个try…catch之后的代码可以继续运行。
- 如果在程序运行时,try块中的代码发生了异常,但是所有catch分支都无法匹配(捕获)这个异常,那么JVM将会终止当前方法的执行,并把异常对象“抛”给调用者。如果调用者不处理,程序就挂了。
try
- 捕获异常的第一步是用
try{…}语句块
选定捕获异常的范围,将可能出现异常的业务逻辑代码放在try语句块中。
catch (Exceptiontype e)
catch分支,分为两个部分,catch()中编写异常类型和异常参数名,{}中编写如果发生了这个异常,要做什么处理的代码。
如果明确知道产生的是何种异常,可以用该异常类作为catch的参数;也可以用其父类作为catch的参数。
比如:可以用ArithmeticException类作为参数的地方,就可以用RuntimeException类作为参数,或者用所有异常的父类Exception类作为参数。但不能是与ArithmeticException类无关的异常,如NullPointerException(catch中的语句将不会执行)。
每个try语句块可以伴随一个或多个catch语句,用于处理可能产生的不同类型的异常对象。
如果有多个catch分支,并且多个异常类型有父子类关系,必须保证小的子异常类型在上,大的父异常类型在下。否则,报错。
catch中常用异常处理的方式
4.2.2try-catch-finally-return的执行流程
如果try
块中没有异常,那么执行顺序为try→finally
;如果try
块中有异常,则执行顺序为try→catch→finally
。
当try
和catch
中有return
语句时,finally
块仍然会被执行。在执行完return
语句之后,返回之前,会先执行finally
块中的代码。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,仍然是之前保存的值。因此,如果 finally
中没有 return
语句,即使对数据有操作也不会影响返回值。
如果 finally
中包含 return
语句,那么程序将在这里返回,而不是在 try
或 catch
中的 return
返回。此时返回值就不再是 try
或 catch
中保存的返回值了。
举例:
4.2.3 使用举例
举例1:
举例2:
举例3:
4.2.4finally中常见的声明的代码
finally代码块中,常常进行资源的关闭,以防止内存泄露。一些资源(输入输出流,数据库连接,scoket连接等资源),在使用完之后,必须显式的进行关闭操作,否则,GC不会自动回收这些资源,进而导致内存泄漏。
==为了保证这些资源在使用完以后,不管是否出现了未被处理的异常的情况下,这些资源能被关闭。我们必须将这些操作声明在finally中!==
4.2.5 finally使用及举例
因为异常会引发程序跳转,从而会导致有些语句执行不到。而程序中有一些特定的代码无论异常是否发生,都需要执行
。例如,数据库连接、输入流输出流、Socket连接、Lock锁的关闭等,这样的代码通常就会放到finally块中。所以,我们通常将一定要被执行的代码声明在finally中。
- 唯一的例外,使用
System.exit(0)
来终止当前正在运行的 Java 虚拟机。
不论在try代码块中是否发生了异常事件,catch语句是否执行,catch语句是否有异常,catch语句中是否有return,finally块中的语句都会被执行。
finally语句和catch语句是可选的,但finally不能单独使用。
举例1:确保资源关闭
举例2:从try回来
举例3:从catch回来
举例4:从finally回来
笔试题:
笔试题:final、finally、finalize有什么区别?
4.2.6 异常处理的体会
前面使用的异常都是RuntimeException类
或是它的子类
,这些类的异常的特点是:即使没有使用try和catch捕获,Java自己也能捕获,并且编译通过 ( 但运行时会发生异常使得程序运行终止 )。所以,对于这类异常,可以不作处理,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。
如果抛出的异常是IOException等类型的非运行时异常
,则必须捕获,否则编译错误
。也就是说,我们必须处理编译时异常,将异常进行捕捉,转化为运行时异常。
4.3 方式2:声明抛出异常类型(throws)
4.3.1 throws基本格式
声明异常格式:
在throws后面可以写多个异常类型,用逗号隔开。
举例:
4.3.2 throws 使用举例
举例:针对于编译时异常
举例:针对于运行时异常:
throws后面也可以写运行时异常类型,只是运行时异常类型,写或不写对于编译器和程序执行来说都没有任何区别。如果写了,唯一的区别就是调用者调用该方法后,使用try…catch结构时,IDEA可以获得更多的信息,需要添加哪种catch分支。
4.3.3 方法重写中throws的要求
方法重写时,对于方法签名是有严格要求的。复习:
此外,对于throws异常列表要求:
- 如果父类被重写方法的方法签名后面没有 “throws 编译时异常类型”,那么重写方法时,方法签名后面也不能出现“throws 编译时异常类型”。
- 如果父类被重写方法的方法签名后面有 “
throws 编译时异常类型
”,那么重写方法时,throws的编译时异常类型必须 <= 被重写方法throws的编译时异常类型,或者不throws编译时异常。
- 方法重写,对于“
throws 运行时异常类型
”没有要求。
4.4 两种异常处理方式的选择
前提:对于异常,使用相应的处理方式。此时的异常,主要指的是编译时异常。
- ==如果程序代码中,涉及到资源的调用(流、数据库连接、网络连接等),则必须考虑使用try-catch-finally来处理,保证不出现内存泄漏。==
- ==如果父类被重写的方法没有throws异常类型,则子类重写的方法中如果出现异常,只能考虑使用try-catch-finally进行处理,不能throws。==
- ==开发中,方法a中依次调用了方法b,c,d等方法,方法b,c,d之间是递进关系。此时,如果方法b,c,d中有异常,我们通常选择使用throws,而方法a中通常选择使用try-catch-finally。==
5. 手动抛出异常对象:throw
Java 中异常对象的生成有两种方式:
5.1 使用格式
throw语句抛出的异常对象,和JVM自动创建和抛出的异常对象一样。
5.2 使用注意点:
无论是编译时异常类型的对象,还是运行时异常类型的对象,如果没有被try..catch合理的处理,都会导致程序崩溃。
throw语句会导致程序执行流程被改变,throw语句是明确抛出一个异常对象,因此它下面的代码将不会执行
。
如果当前方法没有try…catch处理这个异常对象,throw语句就会代替return语句
提前终止当前方法的执行,并返回一个异常对象给调用者。
6. 自定义异常
6.1 为什么需要自定义异常类
Java中不同的异常类,分别表示着某一种具体的异常情况。那么在开发中总是有些异常情况是核心类库中没有定义好的,此时我们需要根据自己业务的异常情况来定义异常类。例如年龄负数问题,考试成绩负数问题,某员工已在团队中等。
6.2 如何自定义异常类
(1)要继承一个异常类型
自定义一个编译时异常类型:自定义类继承java.lang.Exception
。
自定义一个运行时异常类型:自定义类继承java.lang.RuntimeException
。
(2)建议大家提供至少两个构造器,一个是无参构造,一个是(String message)构造器。
(3)自定义异常需要提供serialVersionUID
6.3 注意点
自定义的异常只能通过throw抛出。
自定义异常最重要的是异常类的名字和message属性。当异常出现时,可以根据名字判断异常类型。比如:TeamException("成员已满,无法添加");
、 TeamException("该员工已是某团队成员");
自定义异常对象只能手动抛出。抛出后由try..catch处理,也可以甩锅throws给调用者处理。
6.4 举例
举例1:
举例2:
7. 练习
练习1:
8. 小结与小悟
8.1 小结:异常处理5个关键字
类比:上游排污,下游治污
8.2 感悟
小哲理:
世界上最遥远的距离
,是我在if
里你在else
里,似乎一直相伴又永远分离;
世界上最痴心的等待
,是我当case
你是switch
,或许永远都选不上自己;
世界上最真情的相依
,是你在try
我在catch
。无论你发神马脾气,我都默默承受,静静处理。到那时,再来期待我们的finally
。
歌词:
9.随堂复习
1. 异常的概述
2. 异常的体系结构及常见的异常
3. 异常处理的方式
3.1 try-catch-finally
3.2 throws
开发中的经验之谈:
4. 手动throw异常对象
5. 如何自定义异常类
10.企业真题
2.1 异常概述
1. Java的异常体系简单介绍下(网*)
略
2. Java异常处理机制(*科软)
两种处理方案:try-catch-finally ;throws
3. 异常的两种类型,Error和Exception的区别(上海冠*新创、北京中**译、*度)
略
4. 运行时异常与一般异常有何异同?(华*思为)
运行时异常:RuntimeException
- 编译可以通过。在运行时可能抛出。出现的概率高一些;一般针对于运行时异常,都不处理。
一般异常:Exception
- 编译不能通过。要求必须在编译之前,考虑异常的处理。不处理编译不通过。
5. 说几个你常见到的异常(华油**普)
略
2.2 try-catch-finally
1. 说说final、finally、finalize的区别(北京中**译、艾*软件、拓*思、*科软)
略。
2. 如果不使用try-catch,程序出现异常会如何?(上海冠*新创科技)
对于当前方法来讲,如果不使用try-catch,则在出现异常对象以后会抛出此对象。如果没有处理方案,就会终止程序的执行。
3. try … catch捕捉的是什么异常?(北京亿*东方)
Exception。非Error
4. 如果执行finally代码块之前方法返回了结果或者jvm退出了,这时finally块中的代码还会执行吗?(恒*电子)
特别的:System.exit(0);
5. 在try语句中有return语句,最后写finally语句,finally语句中的code会不会执行?何时执行?如果执行是在return前还是后(拓*思、华**为)
略
6. 捕获异常在catch块里一定会进入finally吗?catch里能return吗?catch里return还会进finally吗?在try里return是什么情况?(*蓝)
略
2.3 throw与throws
1. throw和throws的区别?(北京亿**方、北京新*阳光)
角度1:”形”,即使用的格式
角度2:”角色”或作用不同。
2. 子类重写父类抛出异常的方法,能否抛出比父类更高级别的异常类(顺*)
不能!
2.4 自定义异常
1. 如何自定义一个异常?(*软国际)
略