Chapter 9 異常

異常：指程式在執行過程中，出現的非正常的情況，最終導致JVM非正常停止。

在Java等面向物件的程式語言中，異常是一個類，所有異常都是發生在執行階段的（因為也只有程式執行階段方可new 物件），產生異常其實就是建立異常物件。而Java處理異常的方式為中斷處理。

9.1 異常體系

如下的UML圖關於異常的繼承結構，異常的根類為java.lang.Throwable（顧名思義，所有異常均可丟擲），其下有兩個子類：java.lang.Error 與 java.lang.Exception。而我們平常所說的異常指的是後者。

• 錯誤（Error）：Java程式執行過程中若發生錯誤，則無法恢復，只能夠退出。
• 編譯時異常（CheckException，或稱受控異常、檢查異常）：出現了這種型別的異常必須顯式地處理，若不處理則Java程式將無法編譯通過。
• 執行時異常（RuntimeException，或稱UncheckedException，未檢查異常，非受控異常）：此種異常發生機率低，可以不用顯式地處理（eg: 算術異常），也能夠編譯通過。

異常資訊的獲取：

Throwable類中定義了一些檢視方法：

• public String getMessage()：獲取異常的描述資訊與原因，多用於向用戶提示錯誤的原因。

• public void printStackTrace()：列印異常的跟蹤棧資訊並輸出至控制檯。（開發與除錯階段常用）

9.2 異常處理機制

Java異常的作用是增強程式健壯性。

9.2.1 宣告異常throws

Java的一個方法不僅需要告訴編譯器將要返回什麼值，還需要告訴編譯器有可能發生什麼錯誤。

一個方法必須宣告所有可能丟擲的已檢查異常(CheckedException)，而未檢查異常要麼是不可控制的Error，要麼是應該避免發生的未檢查異常(RuntimeException)。

故，方法應在其首部用throws宣告可能發生的異常（但不一定會發生），其格式為：

修飾符 返回值型別 方法名(引數) throws 異常類名1, 異常類名2 ...{ }

• 例如：public FileInputStream(String name) throws FileNotFoundException

  這個宣告表示該構造器由String引數產生一個FileInputStream物件，但也有可能丟擲一個FileNotFoundException類物件。若該方法真的丟擲了這樣一個異常物件，執行時系統就會開始搜尋異常處理器，以便知道如何處理FileNotFoundException物件。

在Java中，沒有throws說明符的方法將不能丟擲任何已檢查異常，它是可以單獨使用的。一旦對該方法進行throws宣告，必須交由呼叫該方法的上一級方法的語句來處理（捕獲 或 繼續宣告），若呼叫者不進行處理，編譯一般不能通過！

執行時異常被丟擲可以不處理，即允許不捕獲也不宣告丟擲。

注意：Java中異常發生後若一直往上拋，最終拋給main方法，main方法繼續向上拋，拋給呼叫者JVM，JVM知道這個異常發生後會終止Java程式執行。

9.2.2 丟擲異常throw

在Java中，提供throw關鍵字，用在方法內，丟擲一個異常物件，將該異常物件傳遞到呼叫者處，並直接結束當前方法的執行。

格式為throw new 異常類名(引數); 或者 異常類 異常物件名 = new 異常類名(引數); throw 異常物件名。

String readData(Scanner in) throws EOFException{ //宣告可能出現的異常
    //...
    while(...){
        if(!in.hasNext()){
            ...
            if(n < len) throw new EOFException(); //建立異常物件，並將其丟擲
        }
    }
    return s;
}

丟擲異常的4種情況：

1. 呼叫一個丟擲已檢查異常的方法，例如，FileInputStream 構造器。
2. 程式執行過程中發現錯誤，並且利用 throw 語句丟擲一個已檢查異常。
3. 程式出現錯誤。例如，a[-1] = 0;。
4. Java虛擬機器和執行時庫出現的內部異常。

一般而言，throw語句不能單獨使用，它應與throws宣告配套使用。

我們一般是使用一次捕獲 多次處理方式，格式如下：

try{
    //編寫可能會出現異常的程式碼
} catch(異常型別A e){
    //處理A型別異常
} catch(異常型別B e){
    //處理B型別異常
}

注意，這種異常處理方式，要求多個catch中異常不能相同，且catch中的多個異常之間有子父類異常的關係，那麼子類異常要求在上面的catch處理，父類異常在下面的catch處理。

9.2.3 捕獲異常try-catch

捕獲異常：Java中對異常有針對性的語句進行捕獲，可以對出現的異常進行制定方式的處理。要想捕獲一個異常，必須設定try...catch語句塊。語法格式如下：

try{
    //編寫可能產生異常的程式碼。（一般呼叫方法，該方法聲明瞭異常並能夠對異常丟擲）
} catch(異常型別 異常名){
    //處理異常的程式碼：記錄日誌/列印異常資訊/繼續丟擲異常
}

如果在try語句塊中任何程式碼丟擲一個在catch子句中說明的異常類，那麼：

1. 程式將跳過try語句塊的其餘程式碼；
2. 程式將執行catch子句中的處理器程式碼。

舉例如下：

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) {
        try{ 
            read(b.txt);
        } catch(FileNotFoundException e){ 
            System.out.println(e); //try中丟擲的是什麼異常，在括號中就定義什麼異常型別
        }
        System.out.println("Over!");;
    }
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException{
        if(!path.equals("a.txt")){
            throw new FileNotFoundException("檔案不存在");
        }
    }
}

9.2.4 finally 程式碼塊

當代碼丟擲一個異常時，就會終止方法中剩餘程式碼的處理，並退出這個方法的執行。當我們在try語句塊中開啟一些物理資源（磁碟檔案/網路連線/資料庫連線等），我們需要在使用完之後關閉已開啟的資源。注意，finally不能單獨使用。

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) {
        try{
            read(b.txt);
        } catch(FileNotFoundException e){
            System.out.println(e); //try中丟擲的是什麼異常，在括號中就定義什麼異常型別
        } finally {
            System.out.println("不管程式如何，我會被執行的~");
        }
        System.out.println("Over!");;
    }
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException{
        if(!path.equals("a.txt")){
            throw new FileNotFoundException("檔案不存在");
        }
    }
}

finally子句中的程式碼是一定會執行的！如果try語塊有返回值，finally子句也會執行完再最後返回（除非使用System.exit(0);則會中斷finally子句的執行）

public class JustTest {
    public static void main(String[] args) {
        int f = Judge();
        System.out.println(f);
    }
    public static int Judge() {
        try{
            System.out.println("11111");
            return 0;
        } finally {
            System.out.println("233333");
        }
    }
}

finally語句塊設計的目的僅是為了讓方法執行一些重要的收尾工作，而不是用來計算返回值的，故在finally語句塊中修改返回值是無效的！同時不建議在finally語句塊中返回一些值。

關於final、finally、finalize的區別

• final 屬於關鍵字，其修飾的類無法繼承、修飾的方法無法覆蓋、修飾的變數不能重新賦值。
• finally 屬於關鍵字，與try...catch聯合使用，finally語句塊中的程式碼是必須執行的。
• finalize 識別符號，是一個Object類中的方法名，該方法是由垃圾回收器GC負責呼叫。

9.3 自定義異常

在實際開發中總是有些異常情況是SUN沒有定義的，根據自己業務的異常情況來定義異常類。

自定義異常類的方式：

• 自定義一個編譯時異常類：自定義類，並繼承於java.lang.Exception
• 自定義一個執行時期的異常類：自定義類，並繼承於java.lang.RuntimeException

習慣上，定義的類應包含兩個構造器，一個是預設無參構造器，另一個是帶有詳細描述資訊的構造器。

public class RegisterException extends Exception{
    public RegisterException(){ //無參構造
    }
    public RegisterException(String message){
        super(message); //超類Throwable的toString方法將會打印出這些詳細資訊，除錯中有用。
    }
}