異常

異常的定義

異常就是有異於常態，和正常情況不一樣，有錯誤出現。在java中，阻止當前方法或作用域的情況，稱之為異常。

一、 異常機制的概述

　　異常機制是指當程式出現錯誤後，程式如何處理。具體來說，異常機制提供了程式退出的安全通道。當出現錯誤後，程式執行的流程發生改變，程式的控制權轉移到異常處理器。

程式錯誤分為三種：1.編譯錯誤；2.執行時錯誤；3.邏輯錯誤。

（1）編譯錯誤是因為程式沒有遵循語法規則，編譯程式能夠自己發現並且提示我們錯誤的原因和位置，這個也是我們大家在剛接觸程式語言最常遇到的問題。

（2）執行時錯誤是因為程式在執行時，執行環境發現了不能執行的操作。

（3）邏輯錯誤是因為程式沒有按照預期的邏輯順序執行。異常也就是指程式執行時發生錯誤，而異常處理就是對這些錯誤進行處理和控制。

二、異常的結構

　　Throwable 類是 Java 語言中所有錯誤或異常的超類。只有當物件是此類（或其子類之一）的例項時，才能通過 Java 虛擬機器或者 Java throw 語句丟擲。Throwable 指定程式碼中可用異常傳播機制通過 Java 應用程式傳輸的任何問題的共性。

　　 Throwable： 有兩個重要的子類：Exception（異常）和 Error（錯誤），二者都是 Java 異常處理的重要子類，各自都包含大量子類。異常和錯誤的區別是：異常能被程式本身可以處理，錯誤是無法處理。

Throwable類中常用api方法有下面幾種：

1. 返回異常發生時的詳細資訊public string getMessage();

2. 返回異常發生時的簡要描述public string toString();

3. 返回異常物件的本地化資訊。使用Throwable的子類覆蓋這個方法，可以聲稱本地化資訊。如果子類沒有覆蓋該方法，則該方法返回的資訊與getMessage（）返回的結果相同public string getLocalizedMessage();

4. 在控制檯上列印Throwable物件封裝的異常資訊public void printStackTrace();

　　　Error（錯誤）:是程式無法處理的錯誤，表示執行應用程式中較嚴重問題。大多數錯誤與程式碼編寫者執行的操作無關，而表示程式碼執行時 JVM（Java 虛擬機器）出現的問題。例如，Java虛擬機器執行錯誤（Virtual MachineError），當 JVM 不再有繼續執行操作所需的記憶體資源時，將出現 OutOfMemoryError。這些異常發生時，Java虛擬機器（JVM）一般會選擇執行緒終止。這些錯誤表示故障發生於虛擬機器自身、或者發生在虛擬機器試圖執行應用時，如Java虛擬機器執行錯誤（Virtual MachineError）、類定義錯誤（NoClassDefFoundError）等。這些錯誤是不可查的，因為它們在應用程式的控制和處理能力之 外，而且絕大多數是程式執行時不允許出現的狀況。對於設計合理的應用程式來說，即使確實發生了錯誤，本質上也不應該試圖去處理它所引起的異常狀況。在 Java中，錯誤通過Error的子類描述。

　　　　Exception（異常）:是程式本身可以處理的異常。Exception 類有一個重要的子類 RuntimeException。RuntimeException 類及其子類表示“JVM 常用操作”引發的錯誤。例如，若試圖使用空值物件引用、除數為零或陣列越界，則分別引發執行時異常（NullPointerException、ArithmeticException）和 ArrayIndexOutOfBoundException。

　　　　Exception（異常）分兩大類：執行時異常和非執行時異常(編譯異常)。程式中應當儘可能去處理這些異常。

　　　　1.執行時異常：都是RuntimeException類及其子類異常，如NullPointerException(空指標異常)、IndexOutOfBoundsException(下標越界異常)等，這些異常是不檢查異常，程式中可以選擇捕獲處理，也可以不處理。這些異常一般是由程式邏輯錯誤引起的，程式應該從邏輯角度儘可能避免這類異常的發生。執行時異常的特點是Java編譯器不會檢查它，也就是說，當程式中可能出現這類異常，即使沒有用try-catch語句捕獲它，也沒有用throws子句宣告丟擲它，也會編譯通過。

　　　　2.非執行時異常 （編譯異常）：是RuntimeException以外的異常，型別上都屬於Exception類及其子類。從程式語法角度講是必須進行處理的異常，如果不處理，程式就不能編譯通過。如IOException、SQLException等以及使用者自定義的Exception異常，一般情況下不自定義檢查異常。

　　　　通常，Java的異常（Throwable）分為可查的異常（checked exceptions）和不可查的異常（unchecked exceptions）。

　　　　1. 可查異常（編譯器要求必須處置的異常）：正確的程式在執行中，很容易出現的、情理可容的異常狀況。除了Exception中的RuntimeException及RuntimeException的子類以外，其他的Exception類及其子類(例如：IOException和ClassNotFoundException)都屬於可查異常。這種異常的特點是Java編譯器會檢查它，也就是說，當程式中可能出現這類異常，要麼用try-catch語句捕獲它，要麼用throws子句宣告丟擲它，否則編譯不會通過。　　

　　　　2. 不可查異常(編譯器不要求強制處置的異常):包括執行時異常（RuntimeException與其子類）和錯誤（Error）。RuntimeException表示編譯器不會檢查程式是否對RuntimeException作了處理，在程式中不必捕獲RuntimException型別的異常，也不必在方法體宣告丟擲RuntimeException類。RuntimeException發生的時候，表示程式中出現了程式設計錯誤，所以應該找出錯誤修改程式，而不是去捕獲RuntimeException。

三、異常處理的機制

　　在 Java 應用程式中，異常處理機制為：丟擲異常，捕捉異常。

　　1. 丟擲異常：當一個方法出現錯誤引發異常時，方法建立異常物件並交付執行時系統，異常物件中包含了異常型別和異常出現時的程式狀態等異常資訊。執行時系統負責尋找處置異常的程式碼並執行。

　　2. 捕獲異常：在方法丟擲異常之後，執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呼叫棧中的方法的集合。當異常處理器所能處理的異常型別與方法丟擲的異常型別相符時，即為合適 的異常處理器。執行時系統從發生異常的方法開始，依次回查呼叫棧中的方法，直至找到含有合適異常處理器的方法並執行。當執行時系統遍歷呼叫棧而未找到合適 的異常處理器，則執行時系統終止。同時，意味著Java程式的終止。

　　對於錯誤、執行時異常、可查異常，Java技術所要求的異常處理方式有所不同。

　　1. 錯誤：對於方法執行中可能出現的Error，當執行方法不欲捕捉時，Java允許該方法不做任何丟擲宣告。因為，大多數Error異常屬於永遠不能被允許發生的狀況，也屬於合理的應用程式不該捕捉的異常。

　　2. 執行時異常：由於執行時異常的不可查性，為了更合理、更容易地實現應用程式，Java規定，執行時異常將由Java執行時系統自動丟擲，允許應用程式忽略執行時異常。

　　3. 可查異常：對於所有的可查異常，Java規定：一個方法必須捕捉，或者宣告丟擲方法之外。也就是說，當一個方法選擇不捕捉可查異常時，它必須宣告將丟擲異常。

能夠捕捉異常的方法，需要提供相符型別的異常處理器。所捕捉的異常，可能是由於自身語句所引發並丟擲的異常，也可能是由某個呼叫的方法或者Java執行時 系統等丟擲的異常。也就是說，一個方法所能捕捉的異常，一定是Java程式碼在某處所丟擲的異常。簡單地說，異常總是先被丟擲，後被捕捉的。​

　　異常丟擲：任何Java程式碼都可以丟擲異常，如：自己編寫的程式碼、來自Java開發環境包中程式碼，或者Java執行時系統。無論是誰，都可以通過Java的throw語句丟擲異常。從方法中丟擲的任何異常都必須使用throws。​ 　　異常捕獲：捕捉異常通過try-catch語句或者try-catch-finally語句實現。​

　　總體來說，Java規定：對於可查異常必須捕捉、或者宣告丟擲。允許忽略不可查的RuntimeException和Error。

四、Java常見異常

　　1. RuntimeException子類:

　　2.IOException

　　3. 其他

五.自定義異常

　　使用Java內建的異常類可以描述在程式設計時出現的大部分異常情況。當Java內建的異常都不能明確的說明異常情況的時候，需要建立自己的異常。使用者自定義異常類，只需繼承Exception類即可。

　　在程式中使用自定義異常類，大體可分為以下幾個步驟：

　　1）建立自定義異常類：一般會選擇繼承Exception和RuntimeException，如果不要求呼叫者一定要處理丟擲的異常，就繼承RuntimeException。

　　2）丟擲自定義異常：在方法中通過throw關鍵字丟擲異常物件。

　　3）捕獲自定義異常：如果在當前丟擲異常的方法中處理異常，可以使用try-catch語句捕獲並處理；否則在方法的宣告處通過throws關鍵字指明要丟擲給方法呼叫者的異常，繼續進行下一步操作。