聊聊Java中的異常及處理
在編程中異常報錯是不可避免的。特別是在學習某個語言初期，看到異常報錯就抓耳撓腮，常常開玩笑說編程1分鐘，改bug1小時。今天就讓我們來看看什么是異常和怎么合理的處理異常吧!
異常與error介紹
下面還是先讓我們來看一下基本概念吧!
異常指程序運行過程中出現的非正常現象，例如用戶輸入錯誤、除數為零、需要處理的文件不存在、數組下標越界等。異常機制本質就是當程序出現錯誤，程序安全退出的機制。在Java的異常處理機制中，引進了很多用來描述和處理異常的類，稱為異常類。異常類定義中包含了該類異常的信息和對異常進行處理的方法。
Java是采用面向對象的方式來處理異常的。處理過程：
- 拋出異常：在執行一個方法時，如果發生異常，則這個方法生成代表該異常的一個對象，停止當前執行路徑，并把異常對象提交給JRE。
- 捕獲異常：JRE得到該異常后，尋找相應的代碼來處理該異常。JRE在方法的調用棧中查找，從生成異常的方法開始回溯，直到找到相應的異常處理代碼為止。
讓我們來看看前面所講到的異常類究竟是個什么東西!
其實所有的異常對象都是派生于Throwable類的一個實例。如果內置的異常類不能夠滿足需要，還可以創建自己的異常類。所有異常的根類為java.lang.Throwable。看看它的家族長什么樣。
Throwable類下面主要是兩大門派：Error和Exception。
- Error是程序無法處理的錯誤，表示運行應用程序中較嚴重問題，系統JVM已經處于不可恢復的崩潰狀態中。例如，說內存溢出和線程死鎖等系統問題。
- Exception是程序本身能夠處理的異常。Exception類是所有異常類的父類，其子類對應了各種各樣可能出現的異常事件。 通常Java的異常可分為：RuntimeException 運行時異常CheckedException 已檢查異常下面我們來研究研究這兩個異常。
RuntimeException和 CheckedException異同
首先我們先來看看什么是運行時異常。
這類異常通常是由編程錯誤導致的，所以在編寫程序時，并不要求必須使用異常處理機制來處理這類異常,而是經常需要通過增加“邏輯處理來避免這些異常”。
比如以下常見的幾種異常：
- ArithmeticException異常
- int b=0;
- System.out.println(1/b);
- //解決：
- if(b!=0){
- System.out.println(1/b);
- }
- String str = "1234abcf";
- System.out.println(Integer.parseInt(str));
- //解決：
- Pattern p = Pattern.compile("^\\d+$");
- Matcher m = p.matcher(str);
- if (m.matches()) { // 如果str匹配代表數字的正則表達式,才會轉換
- System.out.println(Integer.parseInt(str));
- }
- Animal a=new Dog();
- Cat c=(Cat)a;
- //解決：
- if (a instanceof Cat) {
- Cat c = (Cat) a;
- }
這里再補充兩點，方便大家更好的理解java異常的機制和處理過程。
- 在方法拋出異常之后，運行時系統將轉為尋找合適的異常處理器(exception handler)。潛在的異常處理器是異常發生時依次存留在調用棧中的方法的集合。當異常處理器所能處理的異常類型與方法拋出的異常類型相符時，即為合適的異常處理器。
- 運行時系統從發生異常的方法開始，依次回查調用棧中的方法，直至找到含有合適異常處理器的方法并執行。當運行時系統遍歷調用棧而未找到合適的異常處理器，則運行時系統終止。同時，意味著Java程序的終止。
上面我們講述了什么是運行時異常以及一些處理方式，下面就再來看看什么是已檢查異常吧!
所有不是RuntimeException的異常，統稱為Checked Exception，又被稱為“已檢查異常”，如IOException、SQLException等以及用戶自定義的Exception異常。 這類異常在編譯時就必須做出處理， 否則無法通過編譯。
通常異常的處理方式有兩種：
- 使用“try/catch”捕獲異常
- 使用“throws”聲明異常。
下面就來詳細的聊聊吧!
異常的處理
上面已經提了，異常處理通常有2種方式。先看看捕獲異常吧。
捕獲異常是通過3個關鍵詞來實現的：try-catch-finally。用try來執行一段程序，如果出現異常，系統拋出一個異常，可以通過它的類型來捕捉(catch)并處理它，最后一步是通過finally語句為異常處理提供一個統一的出口，finally所指定的代碼都要被執行。
這個捕獲異常其實也是我們在面試的時候會經常碰到的問題。下面我們分別再來對各個部分做一個簡單的提示吧!
(1) try
一個try語句必須帶有至少一個catch語句塊或一個finally語句塊 。當異常處理的代碼執行結束以后，不會再回到try語句去執行尚未執行的代碼。
(2) catch
每個try語句塊可以伴隨一個或多個catch語句，用于處理可能產生的不同類型的異常對象。在此介紹一些常用的方法，這些方法均繼承自Throwable類 。
- toString ()方法，顯示異常的類名和產生異常的原因。
- getMessage()方法，只顯示產生異常的原因，但不顯示類名。
- printStackTrace()方法，用來跟蹤異常事件發生時堆棧的內容。
這里有一個需要特別注意的地方，那就是catch捕獲異常時的捕獲順序：
如果異常類之間有繼承關系，在順序安排上就需注意。越是頂層的類，越放在下面，再不然就直接把多余的catch省略掉。 也就是說先捕獲子類異常再捕獲父類異常。
(3) finally
finally語句塊中始終都要執行，除了遇到了System.exit(0)結束程序運行。針對這個特性，所以我們通常在finally中關閉程序塊已打開的資源，比如：關閉文件流、釋放數據庫連接等。
即使try和catch塊中存在return語句，finally語句也會執行。是在執行完finally語句后再通過return退出。
在這里就有一道非常經典的一個面試題。
- public class Test {
- public static void main(String[]args) {
- System.out.println(new Test().test());;
- }
- static int test(){
- int x = 1;
- try{
- retun x;
- }finally{
- System.out.print("jdbk"+ ++x);
- }
- }
- }
- // 問輸出結果？
先解釋哈這里存在的玄妙吧!
看了上面的講述，我們都知道了當try和catch中有return時，finally仍然會執行，所以正常邏輯來說此題的答案應該是“jdbk2 2”,但這里存在一個陷阱，那就是：
finally是在return后面的表達式運算后執行的(此時并沒有返回運算后的值，而是先把要返回的值保 存起來，不管finally中的代碼怎么樣，返回的值都不會改變，任然是之前保存的值)，所以函數返回值是 在finally執行前確定的。因此正確答案應該是：“jdbk2 1”。
還有一點需要注意的就是：finally中最好不要包含return，否則程序會提前退出，返回值不是try或catch中保存的返回值。
接下來再來講講聲明異常吧，它相對來說就比較簡單了。
在一些情況下，當前方法并不需要處理發生的異常，而是向上傳遞給調用它的方法處理。如果一個方法拋出多個已檢查異常，就必須在方法的首部列出所有的異常，之間以逗號隔開。
- public static void readFile(String fileName) throws FileNotFoundException,IOException {
- }
需要注意的地方就是：
- 在方法重寫中聲明異常時：子類重寫父類方法時，如果父類方法有聲明異常，那么子類聲明的異常范圍不能超過父類聲明的范圍。
- 聲明異常我們一般在server層中。在controller層或則數據訪問層一般是捕獲異常。
自定義異常
我們為什么要自定義異常?還不是因為在程序中，可能會遇到JDK提供的任何標準異常類都無法充分描述清楚我們想要表達的問題。此時我們就可以創建自己的異常類，即自定義異常類。
那我們怎么自定義異常類呢?相信你看了上面的異常類的家族圖應該就猜到了。不錯，自定義異常類只需從Exception類或者它的子類派生一個子類即可。如果你繼承Exception類，則為受檢查異常，必須對其進行處理;如果不想處理，可以讓自定義異常類繼承運行時異常RuntimeException類。通常我們自定義異常類應該包含2個構造器：一個是默認的構造器，另一個是帶有詳細信息的構造器。這里舉一個例子。
- /**IllegalAgeException：非法年齡異常，繼承Exception類*/
- class IllegalAgeException extends Exception {
- //默認構造器
- public IllegalAgeException() {
- }
- //帶有詳細信息的構造器，信息存儲在message中
- public IllegalAgeException(String message) {
- super(message);
- }
- }
- public void setAge(int age) throws IllegalAgeException {
- if (age < 0) {
- throw new IllegalAgeException("人的年齡不應該為負數");
- }
- this.age = age;
- }
最后給大家講述一點使用異常機制的建議：
- 要避免使用異常處理代替錯誤處理，這樣會降低程序的清晰性，并且效率低下。
- 處理異常不可以代替簡單測試---只在異常情況下使用異常機制。
- 不要進行小粒度的異常處理---應該將整個任務包裝在一個try語句塊中。
- 異常往往在高層處理。
本文授權轉載自公眾號「良許Linux」。良許，世界500強外企Linux開發工程師，公眾號里分享大量Linux干貨，歡迎關注!
