Java 常用類之異常處理

阿新 • • 發佈：2018-11-21

Java異常類是對於程式中可能出現的錯誤或者異常的一種處理方式。在設計程式的過程中，對於可能出現的異常錯誤，比如說使用者輸入錯誤，裝置錯誤，磁碟滿了或者程式碼錯誤等等，通常採用異常處理的方式來進行處理可能的錯誤。 JAVA的異常處理機制：如果某個方法不能按照正常的途徑完成任務，就可以通過另一種路徑退出該方法，並處理可能出現的錯誤。在這種情況下會丟擲一個封裝了錯誤資訊的物件。這個方法會立刻退出同時不返回任何值。另外，呼叫這個方法的其他程式碼也無法繼續執行，異常處理機制會將程式碼執行交給異常處理器。

（一）Java異常

異常：導致程式中斷執行的一種指令流。在理想的情況下，程式完全按照我們設計的流程來執行，但是很多時候會出現這樣或者那樣的錯誤，如檔案找不到，磁碟滿了或者程式碼錯誤等，這些錯誤會影響程式的正常執行，對於這種情況，就有了異常處理情況，即使程式異常了，它也是按照某種邏輯在執行，只是沒有按照我們給它安排的邏輯執行。異常在Java中定義為Throwable類，其結構層次圖如下：
異常處理層次圖

由上圖可以看出，Thowable有兩個重要的子類，一個是Error類，另一個是Expection類，每一個子類下面還有很多小的分類。

Error類指的是Java執行時系統的內部錯誤或者資源耗盡錯誤，這是程式無法處理的錯誤，表示執行應用程式中較嚴重問題，對於這類問題，JVM告知使用者，並盡力終止程式。
Expection類指的是程式本身可以處理的異常。主要分為兩類，RuntimeException類異常或者其他異常，由程式錯誤導致的異常稱之為RuntimeExpection，比如說：錯誤的型別轉化，陣列訪問過界，訪問空指標等。而程式本身沒有錯誤，像I/O錯誤這類問題所導致的異常稱之為其他異常，比如說試圖開啟一個不存在的檔案或類。

Java 異常類的另一種分類方式是：可查的異常（checked exceptions）和不可查的異常（unchecked exceptions）。

可查的異常（checked exceptions）：正確的程式在執行時，出現情理可容的異常，除了RuntimeException及其子類以外，其他的Exception類及其子類都屬於可查異常。對於此類異常，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。
可不查的異常（unchecked exceptions）：包括RuntimeException及其子類和Error。編譯器不要求強制處理的異常。
（二）異常處理

在 Java 應用程式中，異常處理機制為：丟擲異常，捕捉異常。

丟擲異常：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物件，並停止當前執行路徑，並將此異常提交給系統。首先像建立普通的java物件一樣，使用new在堆上建立一個異常物件；然後，當前的執行路徑被終止，並且從當前環境中彈出對異常物件的引用。此時，異常處理機制接管程式，並開始尋找一個恰當的地方繼續執行程式，這個恰當的地方就是異常處理程式或者異常處理器，它的任務是將程式從錯誤狀態中恢復，以使程式要麼換一種方式執行，要麼繼續執行下去。

捕捉異常：當系統捕捉到該異常後，尋求相應的程式碼來看處理該異常，在方法的呼叫棧中查詢合適·的異常處理器，從生成異常的方法開始回溯，直到找到相應的異常處理程式碼，並在控制檯上列印異常資訊，包括異常的資訊的堆疊的內容。

Java異常處理涉及到五個關鍵字，分別是：try、catch、finally、throw、throws。

處理方法1 捕捉異常：try－catch-finally語句
try -catch-finally語句是常用的異常處理語句,其結構如下：

      try { 
      code1；
    // 可能會發生異常的程式程式碼 
       } catch (Type1 id1) {   
        code2
         // 捕獲並處理try丟擲的異常型別Type1 
          } catch (Type2 id2) {
         code3
                      // 捕獲並處理try丟擲的異常型別Type2  
                      } finally {  
                      code4 
                      // 無論是否發生異常，都將執行的語句塊
                        }

其邏輯框圖如下：
在這裡插入圖片描述

try：制定一段程式碼，即一次性捕獲並處理的範圍，用於監聽。將要被監聽的程式碼(可能丟擲異常的程式碼)放在try語句塊之內，當try語句塊內發生異常時，（1）程式將跳出try語句塊中的其餘程式碼，（2）轉而執行catch中的處理器程式碼，異常就被丟擲。
注：當異常程式碼執行完成以後，try語句塊中尚未執行的語句不會再執行。
一個try語句必須有至少一個catch或finally語句。
catch用於處理不同型別的異常。捕獲順序為：越是底層的類，越放在下面。常見的方法有：
toString（）：顯示異常的類名和產生的原因。
geyMessage( ) : 顯示異常的原因。
printstackTrack() :顯示異常發生時堆疊的內容。
finally：不管異常處理與否，必須要執行的程式碼塊。比如說關閉外界的資源。
當在try塊或catch塊中遇到return語句時，finally語句塊將在方法返回之前被執行。在以下4種特殊情況下，finally塊不會被執行：
1）在finally語句塊中發生了異常。
2）在前面的程式碼中用了System.exit()退出程式。
3）程式所在的執行緒死亡。
4）關閉CPU。
異常執行圖示：

程式碼示例：

public class TestException 
 { 
     public static void main(String args[]) 
     {  int i = 0; 
      String greetings[] = { " Hello world !", " Hello World !! ",    " HELLO WORLD !!!" }; 
       while (i < 4) { 
         try {    // 特別注意迴圈控制變數i的設計，避免造成無限迴圈   
          System.out.println(greetings[i++]);   
          } 
          catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
              System.out.println("陣列下標越界異常");  
               } finally 
               {    
               System.out.println("--------------------------");  
               }
           }
       }
 }

處理方法2 丟擲異常 Throws、Throw 用法
如果遇到無法處理的情況，Java便會丟擲一個異常，即告訴編譯器需要返回什麼值，以及可能出現哪些錯誤。

public void test() throws FileNotFoundException {
method();
}
public void method() throws FileNotFoundException {
//一個會丟擲異常的方法
method2();
}
//這裡方法後是throws
public void method2() throws FileNotFoundException {
//這裡是throw
throw new FileNotFoundException();
}

Throw總是出現在函式體中，表示手動丟擲一個異常，丟擲異常的時候，直接在 Throw 後面新增異常的例項即可。用來丟擲一個Throwable型別的異常。程式會在throw語句後立即終止，它後面的語句執行不到，然後在包含它的所有try塊中（可能在上層呼叫函式中）從裡向外尋找含有與其匹配的catch子句的try塊。

 
public class Test  {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            throw new TestException20180809("自定義異常：天王蓋地虎");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Throws 宣告過的方法表示此方法不處理異常，找到一個合適的異常類，建立這個類的物件，並將物件丟擲。

import java.lang.Exception;
public class TestException {
	static void pop() throws NegativeArraySizeException {
		// 定義方法並丟擲NegativeArraySizeException異常
		int[] arr = new int[-3]; // 建立陣列
	}
 
	public static void main(String[] args) { // 主方法
		try { // try語句處理異常資訊
			pop(); // 呼叫pop()方法
		} catch (NegativeArraySizeException e) {
			System.out.println("pop()方法丟擲的異常");// 輸出異常資訊
		}
	}

自定義異常類：在程式中，如果標準異常類並不能夠充分的描述問題，則需要自己來定義一個異常類來解決問題，只需繼承 Exception 即可。可以通過以下步驟定義異常類（1）建立自定義異常類。（2）在方法中通過throw關鍵字丟擲異常物件。（3）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。（4）在出現異常方法的呼叫者中捕獲並處理異常。

import java.lang.Exception;
public class TestException {
	static int quotient(int x, int y) throws MyException { // 定義方法丟擲異常
		if (y < 0) { // 判斷引數是否小於0
			throw new MyException("除數不能是負數"); // 異常資訊
		}
		return x/y; // 返回值
	}
	public static void main(String args[]) { // 主方法
		int  a =3;
		int  b =0; 
		try { // try語句包含可能發生異常的語句
			int result = quotient(a, b); // 呼叫方法quotient()
		} catch (MyException e) { // 處理自定義異常
			System.out.println(e.getMessage()); // 輸出異常資訊
		} catch (ArithmeticException e) { // 處理ArithmeticException異常
			System.out.println("除數不能為0"); // 輸出提示資訊
		} catch (Exception e) { // 處理其他異常
			System.out.println("程式發生了其他的異常"); // 輸出提示資訊
		}
	}
}
class MyException extends Exception {            // **建立自定義異常類**
	String message; // 定義String型別變數
	public MyException(String ErrorMessagr) { // 父類方法
		message = ErrorMessagr;
	} 
	public String getMessage() { // 覆蓋getMessage()方法
		return message;
	}
}

（三）Java常見異常
五種常見的執行時異常：

ClassCastException(類轉換異常)
IndexOutOfBoundsException(陣列越界)
NullPointerException(空指標)
ArrayStoreException(資料儲存異常，運算元組時型別不一致)
IO操作的BufferOverflowException異常

非執行時異常必須得捕獲，否則編譯不過去，java編譯器要求程式設計師必須對這種異常進行catch,Java認為Checked異常都是可以被處理（修復）的異常，所以Java程式必須顯式處理Checked異常。常見的非執行異常有io異常和sql異常。

IOException、FileNotFoundExcetion 和SQLException

（四）當異常遇到return
在一個方法中，無論 Try 塊中有沒有異常、Return，只要 Finally 塊中有 Return，那麼函式的返回值都由 Finally 塊提供。
Java異常總結：（1）一個圖：異常型別圖。（2）五個關鍵字，try， catch finally throws throw
（3）繼承關係：先大後小，（4）異常和重寫：子類重寫異常範圍不能超出父類。
例項說明：

public class TestException {
	public TestException() {
	}
 
	boolean testEx() throws Exception {
		boolean ret = true;
		try {
			ret = testEx1();
		} catch (Exception e) {
			System.out.println("testEx, catch exception");
			ret = false;
			throw e;
		} finally {
			System.out.println("testEx, finally; return value=" + ret);
			return ret;
		}
	}
 
	boolean testEx1() throws Exception {
		boolean ret = true;
		try {
			ret = testEx2();
			if (!ret) {
				return false;
			}
			System.out.println("testEx1, at the end of try");
			return ret;
		} catch (Exception e) {
			System.out.println("testEx1, catch exception");
			ret = false;
			throw e;
		} finally {
			System.out.println("testEx1, finally; return value=" + ret);
			return ret;
		}
	}
 
	boolean testEx2() throws Exception {
		boolean ret = true;
		try {
			int b = 12;
			int c;
			for (int i = 2; i >= -2; i--) {
				c = b / i;
				System.out.println("i=" + i);
			}
			return true;
		} catch (Exception e) {
			System.out.println("testEx2, catch exception");
			ret = false;
			throw e;
		} finally {
			System.out.println("testEx2, finally; return value=" + ret);
			return ret;
		}
	}
 
	public static void main(String[] args) {
		TestException testException1 = new TestException();
		try {
			testException1.testEx();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

執行結果：

i=2
i=1
testEx2, catch exception
testEx2, finally; return value=false
testEx1, finally; return value=false
testEx, finally; return value=false

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