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Java異常處理

編輯:關於JAVA
 

異常處理是程序設計中一個非常重要的方面,也是程序設計的一大難點,從C開始,你也許已經知道如何用if...else...來控制異常了,也許是自發的,然而這種控制異常痛苦,同一個異常或者錯誤如果多個地方出現,那麼你每個地方都要做相同處理,感覺相當的麻煩! Java語言在設計的當初就考慮到這些問題,提出異常處理的框架的方案,所有的異常都可以用一個類型來表示,不同類型的異常對應不同的子類異常(這裡的異常包括錯誤概念),定義異常處理的規范,在1.4版本以後增加了異常鏈機制,從而便於跟蹤異常!這是Java語言設計者的高明之處,也是Java語言中的一個難點,下面是我對Java異常知識的一個總結,也算是資源回收一下。

一、Java異常的基礎知識

異常是程序中的一些錯誤,但並不是所有的錯誤都是異常,並且錯誤有時候是可以避免的。比如說,你的代碼少了一個分號,那麼運行出來結果是提示是錯誤java.lang.Error;如果你用System.out.println(11/0),那麼你是因為你用0做了除數,會拋出java.lang.ArithmeticException的異常。
有些異常需要做處理,有些則不需要捕獲處理,後面會詳細講到。
天有不測風雲,人有旦夕禍福,Java的程序代碼也如此。在編程過程中,首先應當盡可能去避免錯誤和異常發生,對於不可避免、不可預測的情況則在考慮異常發生時如何處理。
Java中的異常用對象來表示。Java對異常的處理是按異常分類處理的,不同異常有不同的分類,每種異常都對應一個類型(class),每個異常都對應一個異常(類的)對象。
異常類從哪裡來?有兩個來源,一是Java語言本身定義的一些基本異常類型,二是用戶通過繼承Exception類或者其子類自己定義的異常。Exception 類及其子類是 Throwable 的一種形式,它指出了合理的應用程序想要捕獲的條件。
異常的對象從哪裡來呢?有兩個來源,一是Java運行時環境自動拋出系統生成的異常,而不管你是否願意捕獲和處理,它總要被拋出!比如除數為0的異常。二是程序員自己拋出的異常,這個異常可以是程序員自己定義的,也可以是Java語言中定義的,用throw 關鍵字拋出異常,這種異常常用來向調用者匯報異常的一些信息。
異常是針對方法來說的,拋出、聲明拋出、捕獲和處理異常都是在方法中進行的。
Java異常處理通過5個關鍵字try、catch、throw、throws、finally進行管理。基本過程是用try語句塊包住要監視的語句,如果在try語句塊內出現異常,則異常會被拋出,你的代碼在catch語句塊中可以捕獲到這個異常並做處理;還有以部分系統生成的異常在Java運行時自動拋出。你也可以通過throws關鍵字在方法上聲明該方法要拋出異常,然後在方法內部通過throw拋出異常對象。finally語句塊會在方法執行return之前執行,一般結構如下:
try{
程序代碼
}catch(異常類型1 異常的變量名1){
程序代碼
}catch(異常類型2 異常的變量名2){
程序代碼
}finally{
程序代碼
}
catch語句可以有多個,用來匹配多個異常,匹配上多個中一個後,執行catch語句塊時候僅僅執行匹配上的異常。catch的類型是Java語言中定義的或者程序員自己定義的,表示代碼拋出異常的類型,異常的變量名表示拋出異常的對象的引用,如果catch捕獲並匹配上了該異常,那麼就可以直接用這個異常變量名,此時該異常變量名指向所匹配的異常,並且在catch代碼塊中可以直接引用。這一點非常非常的特殊和重要!
Java異常處理的目的是提高程序的健壯性,你可以在catch和finally代碼塊中給程序一個修正機會,使得程序不因異常而終止或者流程發生以外的改變。同時,通過獲取Java異常信息,也為程序的開發維護提供了方便,一般通過異常信息就很快就能找到出現異常的問題(代碼)所在。
Java異常處理是Java語言的一大特色,也是個難點,掌握異常處理可以讓寫的代碼更健壯和易於維護。

二、Java異常類類圖

下面是這幾個類的層次圖:
java.lang.Object
java.lang.Throwable
java.lang.Exception
java.lang.RuntimeException java.lang.IOException
java.lang.Error
java.lang.ThreadDeath

下面四個類的介紹來自java api 文檔。

1、Throwable
Throwable 類是 Java 語言中所有錯誤或異常的超類。只有當對象是此類(或其子類之一)的實例時,才能通過 Java 虛擬機或者 Java throw 語句拋出。類似地,只有此類或其子類之一才可以是 catch 子句中的參數類型。
兩個子類的實例,Error 和 Exception,通常用於指示發生了異常情況。通常,這些實例是在異常情況的上下文中新近創建的,因此包含了相關的信息(比如堆棧跟蹤數據)。

2、Exception
Exception 類及其子類是 Throwable 的一種形式,它指出了合理的應用程序想要捕獲的條件,表示程序本身可以處理的異常。

3、Error
Error 是 Throwable 的子類,表示僅靠程序本身無法恢復的嚴重錯誤,用於指示合理的應用程序不應該試圖捕獲的嚴重問題。
在執行該方法期間,無需在方法中通過throws聲明可能拋出但沒有捕獲的 Error 的任何子類,因為Java編譯器不去檢查它,也就是說,當程序中可能出現這類異常時,即使沒有用try...catch語句捕獲它,也沒有用throws字句聲明拋出它,還是會編譯通過。

4、RuntimeException
RuntimeException 是那些可能在 Java 虛擬機正常運行期間拋出的異常的超類。Java編譯器不去檢查它,也就是說,當程序中可能出現這類異常時,即使沒有用try...catch語句捕獲它,也沒有用throws字句聲明拋出它,還是會編譯通過,這種異常可以通過改進代碼實現來避免。

5、ThreadDeath
調用 Thread 類中帶有零參數的 stop 方法時,受害線程將拋出一個 ThreadDeath 實例。
僅當應用程序在被異步終止後必須清除時才應該捕獲這個類的實例。如果 ThreadDeath 被一個方法捕獲,那麼將它重新拋出非常重要,因為這樣才能讓該線程真正終止。
如果沒有捕獲 ThreadDeath,則頂級錯誤處理程序不會輸出消息。
雖然 ThreadDeath 類是“正常出現”的,但它只能是 Error 的子類而不是 Exception 的子類,因為許多應用程序捕獲所有出現的 Exception,然後又將其放棄。

以上是對有關異常API的一個簡單介紹,用法都很簡單,關鍵在於理解異常處理的原理,具體用法參看Java API文檔。

三、Java異常處理機制

對於可能出現異常的代碼,有兩種處理辦法:
第一、在方法中用try...catch語句捕獲並處理異常,catach語句可以有多個,用來匹配多個異常。例如:
public void p(int x){
try{
...
}catch(Exception e){
...
}finally{
...
}
}

第二、對於處理不了的異常或者要轉型的異常,在方法的聲明處通過throws語句拋出異常。例如:
public void test1() throws MyException{
...
if(....){
throw new MyException();
}
}
如果每個方法都是簡單的拋出異常,那麼在方法調用方法的多層嵌套調用中,Java虛擬機會從出現異常的方法代碼塊中往回找,直到找到處理該異常的代碼塊為止。然後將異常交給相應的catch語句處理。如果Java虛擬機追溯到方法調用棧最底部main()方法時,如果仍然沒有找到處理異常的代碼塊,將按照下面的步驟處理:
第一、調用異常的對象的printStackTrace()方法,打印方法調用棧的異常信息。
第二、如果出現異常的線程為主線程,則整個程序運行終止;如果非主線程,則終止該線程,其他線程繼續運行。
通過分析思考可以看出,越早處理異常消耗的資源和時間越小,產生影響的范圍也越小。因此,不要把自己能處理的異常也拋給調用者。
還有一點,不可忽視:finally語句在任何情況下都必須執行的代碼,這樣可以保證一些在任何情況下都必須執行代碼的可靠性。比如,在數據庫查詢異常的時候,應該釋放JDBC連接等等。finally語句先於return語句執行,而不論其先後位置,也不管是否try塊出現異常。finally語句唯一不被執行的情況是方法執行了System.exit()方法。System.exit()的作用是終止當前正在運行的 Java 虛擬機。finally語句塊中不能通過給變量賦新值來改變return的返回值,也建議不要在finally塊中使用return語句,沒有意義還容易導致錯誤。

最後還應該注意一下異常處理的語法規則:
第一、try語句不能單獨存在,可以和catch、finally組成 try...catch...finally、try...catch、try...finally三種結構,catch語句可以有一個或多個,finally語句最多一個,try、catch、finally這三個關鍵字均不能單獨使用。
第二、try、catch、finally三個代碼塊中變量的作用域分別獨立而不能相互訪問。如果要在三個塊中都可以訪問,則需要將變量定義到這些塊的外面。
第三、多個catch塊時候,Java虛擬機會匹配其中一個異常類或其子類,就執行這個catch塊,而不會再執行別的catch塊。
第四、throw語句後不允許有緊跟其他語句,因為這些沒有機會執行。
第五、如果一個方法調用了另外一個聲明拋出異常的方法,那麼這個方法要麼處理異常,要麼聲明拋出。

那怎麼判斷一個方法可能會出現異常呢?一般來說,方法聲明的時候用了throws語句,方法中有throw語句,方法調用的方法聲明有throws關鍵字。

throw和throws關鍵字的區別
throw用來拋出一個異常,在方法體內。語法格式為:throw 異常對象。
throws用來聲明方法可能會拋出什麼異常,在方法名後,語法格式為:throws 異常類型1,異常類型2...異常類型n。


四、如何定義和使用異常類

1、使用已有的異常類,假如為IOException、SQLException。
try{
程序代碼
}catch(IOException ioe){
程序代碼
}catch(SQLException sqle){
程序代碼
}finally{
程序代碼
}

2、自定義異常類
創建Exception或者RuntimeException的子類即可得到一個自定義的異常類。例如:
public class MyException extends Exception{
public MyException(){}
public MyException(String smg){
super(smg);
}
}

3、使用自定義的異常
用throws聲明方法可能拋出自定義的異常,並用throw語句在適當的地方拋出自定義的異常。例如:
在某種條件拋出異常
public void test1() throws MyException{
...
if(....){
throw new MyException();
}
}

將異常轉型(也叫轉譯),使得異常更易讀易於理解
public void test2() throws MyException{
...
try{
...
}catch(SQLException e){
...
throw new MyException();
}
}

還有一個代碼,很有意思:
public void test2() throws MyException{
...
try {
...
} catch (MyException e) {
throw e;
}
}

這段代碼實際上捕獲了異常,然後又和盤托出,沒有一點意義,如果這樣還有什麼好處理的,不處理就行了,直接在方法前用throws聲明拋出不就得了。異常的捕獲就要做一些有意義的處理。

五、運行時異常和受檢查異常

Exception類可以分為兩種:運行時異常和受檢查異常。
1、運行時異常
RuntimeException類及其子類都被稱為運行時異常,這種異常的特點是Java編譯器不去檢查它,也就是說,當程序中可能出現這類異常時,即使沒有用try...catch語句捕獲它,也沒有用throws字句聲明拋出它,還是會編譯通過。例如,當除數為零時,就會拋出java.lang.ArithmeticException異常。
2、受檢查異常
除了RuntimeException類及其子類外,其他的Exception類及其子類都屬於受檢查異常,這種異常的特點是要麼用try...catch捕獲處理,要麼用throws語句聲明拋出,否則編譯不會通過。
3、兩者的區別
運行時異常表示無法讓程序恢復運行的異常,導致這種異常的原因通常是由於執行了錯誤的操作。一旦出現錯誤,建議讓程序終止。
受檢查異常表示程序可以處理的異常。如果拋出異常的方法本身不處理或者不能處理它,那麼方法的調用者就必須去處理該異常,否則調用會出錯,連編譯也無法通過。當然,這兩種異常都是可以通過程序來捕獲並處理的,比如除數為零的運行時異常:
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello World!!!");
try{
System.out.println(1/0);
}catch(ArithmeticException e){
System.out.println("除數為0!");
}
System.out.println("除數為零後程序沒有終止啊,呵呵!!!");
}
}

運行結果:

Hello World!!!
除數為0!
除數為零後程序沒有終止啊,呵呵!!!

4、運行時錯誤
Error類及其子類表示運行時錯誤,通常是由Java虛擬機拋出的,JDK中與定義了一些錯誤類,比如VirtualMachineError
和OutOfMemoryError,程序本身無法修復這些錯誤.一般不去擴展Error類來創建用戶自定義的錯誤類。而RuntimeException類表示程序代碼中的錯誤,是可擴展的,用戶可以創建特定運行時異常類。  

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