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[JAVA · 初級]:15.異常處理機制

編輯:JAVA綜合教程

[JAVA · 初級]:15.異常處理機制


定義

Java 異常是Java提供的用於處理程序中錯誤的一種機制。

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,並把異常對象提交給JRE。

捕獲異常:JRE得到該異常後,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。

分類

JDK 中定義了很多異常類,這些類對應了各種各樣可能出現的異常事件,所有異常對象都是派生於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。

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在 Java 中,所有的異常都有一個共同的祖先 Throwable(可拋出)。Throwable 指定代碼中可用異常傳播機制通過 Java 應用程序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。

Error(錯誤):是程序無法處理的錯誤,表示運行應用程序中較嚴重問題。大多數錯誤與代碼編寫者執行的操作無關,而表示代碼運行時 JVM(Java 虛擬機)出現的問題。例如,Java虛擬機運行錯誤(Virtual MachineError),當 JVM 不再有繼續執行操作所需的內存資源時,將出現 OutOfMemoryError。這些異常發生時,Java虛擬機(JVM)一般會選擇線程終止。

這些錯誤表示故障發生於虛擬機自身、或者發生在虛擬機試圖執行應用時,如Java虛擬機運行錯誤(Virtual MachineError)、類定義錯誤(NoClassDefFoundError)等。這些錯誤是不可查的,因為它們在應用程序的控制和處理能力之外,而且絕大多數是程序運行時不允許出現的狀況。對於設計合理的應用程序來說,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):是程序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,若試圖使用空值對象引用、除數為零或數組越界,則分別引發運行時異常(NullPointerException、ArithmeticException)和 ArrayIndexOutOfBoundException。

注意:異常和錯誤的區別:異常能被程序本身可以處理,錯誤是無法處理。

通常,Java的異常(包括Exception和Error)分為可查的異常(checkedexceptions)和不可查的異常(unchecked exceptions)。

可查異常(編譯器要求必須處置的異常):正確的程序在運行中,很容易出現的、情理可容的異常狀況。可查異常雖然是異常狀況,但在一定程度上它的發生是可以預計的,而且一旦發生這種異常狀況,就必須采取某種方式進行處理。

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。這種異常的特點是Java編譯器會檢查它,也就是說,當程序中可能出現這類異常,要麼用try-catch語句捕獲它,要麼用throws子句聲明拋出它,否則編譯不會通過。

不可查異常(編譯器不要求強制處置的異常):包括運行時異常(RuntimeException與其子類)和錯誤(Error)。

Exception 這種異常分兩大類運行時異常和非運行時異常(編譯異常)。程序中應當盡可能去處理這些異常。

運行時異常:都是RuntimeException類及其子類異常,如NullPointerException(空指針異常)、IndexOutOfBoundsException(下標越界異常)等,這些異常是不檢查異常,程序中可以選擇捕獲處理,也可以不處理。這些異常一般是由程序邏輯錯誤引起的,程序應該從邏輯角度盡可能避免這類異常的發生。

運行時異常的特點是Java編譯器不會檢查它,也就是說,當程序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子句聲明拋出它,也會編譯通過。

非運行時異常 (編譯異常):是RuntimeException以外的異常,類型上都屬於Exception類及其子類。從程序語法角度講是必須進行處理的異常,如果不處理,程序就不能編譯通過。如IOException、SQLException等以及用戶自定義的Exception異常,一般情況下不自定義檢查異常。

自定義異常:使用Java內置的異常類可以描述在編程時出現的大部分異常情況。除此之外,用戶還可以自定義異常。用戶自定義異常類,只需繼承Exception類即可。

在程序中使用自定義異常類,大體可分為以下幾個步驟。

(1)創建自定義異常類。

(2)在方法中通過throw關鍵字拋出異常對象。

(3)如果在當前拋出異常的方法中處理異常,可以使用try-catch語句捕獲並處理;否則在方法的聲明處通過throws關鍵字指明要拋出給方法調用者的異常,繼續進行下一步操作。

(4)在出現異常方法的調用者中捕獲並處理異常。

異常鏈

1) 如果調用quotient(3,-1),將發生MyException異常,程序調轉到catch (MyException e)代碼塊中執行;

2) 如果調用quotient(5,0),將會因“除數為0”錯誤引發ArithmeticException異常,屬於運行時異常類,由Java運行時系統自動拋出。quotient()方法沒有捕捉ArithmeticException異常,Java運行時系統將沿方法調用棧查到main方法,將拋出的異常上傳至quotient()方法的調用者:

int result = quotient(a, b); // 調用方法quotient()

由於該語句在try監控區域內,因此傳回的“除數為0”的ArithmeticException異常由Java運行時系統拋出,並匹配catch子句:

 

catch (ArithmeticException e) { // 處理ArithmeticException異常
System.out.println("除數不能為0");// 輸出提示信息
}

 

處理結果是輸出“除數不能為0”。Java這種向上傳遞異常信息的處理機制,形成異常鏈。

Java方法拋出的可查異常將依據調用棧、沿著方法調用的層次結構一直傳遞到具備處理能力的調用方法,最高層次到main方法為止。如果異常傳遞到main方法,而main不具備處理能力,也沒有通過throws聲明拋出該異常,將可能出現編譯錯誤。

3)如還有其他異常發生,將使用catch (Exception e)捕捉異常。由於Exception是所有異常類的父類,如果將catch (Exception e)代碼塊放在其他兩個代碼塊的前面,後面的代碼塊將永遠得不到執行,就沒有什麼意義了,所以catch語句的順序不可掉換。

處理機制

在 Java 應用程序中,異常處理機制為:拋出異常,捕捉異常。

拋出異常:當一個方法出現錯誤引發異常時,方法創建異常對象並交付運行時系統,異常對象中包含了異常類型和異常出現時的程序狀態等異常信息。運行時系統負責尋找處置異常的代碼並執行。

捕獲異常:在方法拋出異常之後,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並執行。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。

對於運行時異常、錯誤或可查異常,Java技術所要求的異常處理方式有所不同。

由於運行時異常的不可查性,為了更合理、更容易地實現應用程序,Java規定,運行時異常將由Java運行時系統自動拋出,允許應用程序忽略運行時異常。

對於方法運行中可能出現的Error,當運行方法不欲捕捉時,Java允許該方法不做任何拋出聲明。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序不該捕捉的異常。

對於所有的可查異常,Java規定:一個方法必須捕捉,或者聲明拋出方法之外。也就是說,當一個方法選擇不捕捉可查異常時,它必須聲明將拋出異常。

能夠捕捉異常的方法,需要提供相符類型的異常處理器。所捕捉的異常,可能是由於自身語句所引發並拋出的異常,也可能是由某個調用的方法或者Java運行時系統等拋出的異常。也就是說,一個方法所能捕捉的異常,一定是Java代碼在某處所拋出的異常。簡單地說,異常總是先被拋出,後被捕捉的。

任何Java代碼都可以拋出異常,如:自己編寫的代碼、來自Java開發環境包中代碼,或者Java運行時系統。無論是誰,都可以通過Java的throw語句拋出異常。

從方法中拋出的任何異常都必須使用throws子句。

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、或者聲明拋出。允許忽略不可查的RuntimeException和Error。

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方法:

a) String toString(); 用來獲取異常對象的名稱和原因。

b) String getMessage(); 用來只獲取異常對象的原因。

c) void printStackTrace(); 用來打印異常對象的全部信息(名稱,原因,位置)。

業務思想

無異常,不程序。相信每個人的程序中都會存在不同的異常,也使得我們的程序會在一段時間內不斷的調bug。我並不認為有異常是什麼壞事,反而可以促進我們對業務的理解。

享受異常帶來的思考,我們會進步的很快呢!

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