Java 异常处理机制
異常處理是程序設計中一個非常重要的方面，也是程序設計的一大難點，從C開始，你也許已經知道如何用if...else...來控制異常了，也許是自發(fā)的，然而這種控制異常痛苦，同一個異常或者錯誤如果多個地方出現，那么你每個地方都要做相同處理，感覺相當的麻煩!
Java語言在設計的當初就考慮到這些問題，提出異常處理的框架的方案，所有的異常都可以用一個類型來表示，不同類型的異常對應不同的子類異常(這里的異常包括錯誤概念)，定義異常處理的規(guī)范，在1.4版本以后增加了異常鏈機制，從而便于跟蹤異常!這是Java語言設計者的高明之處，也是Java語言中的一個難點，下面是我對Java異常知識的一個總結，也算是資源回收一下。
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一、Java異常
??????? 異常指不期而至的各種狀況，如：文件找不到、網絡連接失敗、非法參數等。異常是一個事件，它發(fā)生在程序運行期間，干擾了正常的指令流程。Java通 過API中Throwable類的眾多子類描述各種不同的異常。因而，Java異常都是對象，是Throwable子類的實例，描述了出現在一段編碼中的 錯誤條件。當條件生成時，錯誤將引發(fā)異常。
?????? ?Java中的異常用對象來表示。Java對異常的處理是按異常分類處理的，不同異常有不同的分類，每種異常都對應一個類型(class)，每個異常都對應一個異常(類的)對象。
??? 異常類從哪里來?有兩個來源，一是Java語言本身定義的一些基本異常類型，二是用戶通過繼承Exception類或者其子類自己定義的異常。Exception 類及其子類是 Throwable 的一種形式，它指出了合理的應用程序想要捕獲的條件。
異常的對象從哪里來呢?有兩個來源，一是Java運行時環(huán)境自動拋出系統(tǒng)生成的異常，而不管你是否愿意捕獲和處理，它總要被拋出!比如除數為0的異常。二是程序員自己拋出的異常，這個異常可以是程序員自己定義的，也可以是Java語言中定義的，用throw 關鍵字拋出異常，這種異常常用來向調用者匯報異常的一些信息。
異常是針對方法來說的，拋出、聲明拋出、捕獲和處理異常都是在方法中進行的。
?????? Java異常類層次結構圖：
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???????可以看到?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。
1）、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(zhí)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(xù)執(zhí)行操作所需的內存資源時，將出現 OutOfMemoryError。這些異常發(fā)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(fā)生于虛擬機自身、或者發(fā)生在虛擬機試圖執(zhí)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。對于設計合理的應用程序來說，即使確實發(fā)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。
2）、?Exception（異常）
?????? 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(fā)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(fā)運行時異常（NullPointerException、ArithmeticException）和 ArrayIndexOutOfBoundException。
注意：異常和錯誤的區(qū)別：異常能被程序本身可以處理，錯誤是無法處理。
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?????? 通常，Java的異常(包括Exception和Error)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(fā)生是可以預計的，而且一旦發(fā)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類及其子類都屬于可查異常。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，要么用try-catch語句捕獲它，要么用throws子句聲明拋出它，否則編譯不會通過。
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2、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。
1）、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(fā)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。
2）、非運行時異常 （編譯異常）
?????? RuntimeException以外的異常，類型上都屬于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。
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二、處理異常機制
??????? 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(fā)異常時，方法創(chuàng)建異常對象并交付運行時系統(tǒng)，異常對象中包含了異常類型和異常出現時的程序狀態(tài)等異常信息。運行時系統(tǒng)負責尋找處置異常的代碼并執(zhí)行。
????????捕獲異常：在方法拋出異常之后，運行時系統(tǒng)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(fā)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(tǒng)從發(fā)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(zhí)行。當運行時系統(tǒng)遍歷調用棧而未找到合適 的異常處理器，則運行時系統(tǒng)終止。同時，意味著Java程序的終止。
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??????? 對于運行時異常、錯誤或可查異常，Java技術所要求的異常處理方式有所不同。
??????? 由于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(guī)定，運行時異常將由Java運行時系統(tǒng)自動拋出，允許應用程序忽略運行時異常。
?????? ?對于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異常屬于永遠不能被允許發(fā)生的狀況，也屬于合理的應用程序不該捕捉的異常。
?????? 對于所有的可查異常，Java規(guī)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，可能是由于自身語句所引發(fā)并拋出的異常，也可能是由某個調用的方法或者Java運行時 系統(tǒng)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，后被捕捉的。
???????? 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(fā)環(huán)境包中代碼，或者Java運行時系統(tǒng)。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(guī)定：對于可查異常必須捕捉、或者聲明拋出。允許忽略不可查的RuntimeException和Error。
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1、 捕獲異常：try、catch 和 finally
1）、try-catch語句
在Java中，異常通過try-catch語句捕獲。其一般語法形式為：
[java]?view plaincopy關鍵詞try后的一對大括號將一塊可能發(fā)生異常的代碼包起來，稱為監(jiān)控區(qū)域。Java方法在運行過程中出現異常，則創(chuàng)建異常對象。將異常拋出監(jiān)控區(qū)域之外，由Java運行時系統(tǒng)試圖尋找匹配的catch子句以捕獲異常。若有匹配的catch子句，則運行其異常處理代碼，try-catch語句結束。
?????? 匹配的原則是：如果拋出的異常對象屬于catch子句的異常類，或者屬于該異常類的子類，則認為生成的異常對象與catch塊捕獲的異常類型相匹配。
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例1? 捕捉throw語句拋出的“除數為0”異常。
[java]?view plaincopy運行結果：
[java]?view plaincopy例1? 在try監(jiān)控區(qū)域通過if語句進行判斷，當“除數為0”的錯誤條件成立時引發(fā)ArithmeticException異常，創(chuàng)建 ArithmeticException異常對象，并由throw語句將異常拋給Java運行時系統(tǒng)，由系統(tǒng)尋找匹配的異常處理器catch并運行相應異 常處理代碼，打印輸出“程序出現異常，變量b不能為0。”try-catch語句結束，繼續(xù)程序流程。
????? 事實上，“除數為0”等ArithmeticException，是RuntimException的子類。而運行時異常將由運行時系統(tǒng)自動拋出，不需要使用throw語句。
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例2? 捕捉運行時系統(tǒng)自動拋出“除數為0”引發(fā)的ArithmeticException異常
[java]?view plaincopy?運行結果：
[java]?view plaincopy例2? 中的語句：System.out.println("a/b的值是：" + a/b);在運行中出現“除數為0”錯誤，引發(fā)ArithmeticException異常。運行時系統(tǒng)創(chuàng)建異常對象并拋出監(jiān)控區(qū)域，轉而匹配合適的異常處理器catch，并執(zhí)行相應的異常處理代碼。
????? 由于檢查運行時異常的代價遠大于捕捉異常所帶來的益處，運行時異常不可查。Java編譯器允許忽略運行時異常，一個方法可以既不捕捉，也不聲明拋出運行時異常。
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例3? 不捕捉、也不聲明拋出運行時異常。
[java]?view plaincopy運行結果：
[java]?view plaincopy?
??????? 需要注意的是，一旦某個catch捕獲到匹配的異常類型，將進入異常處理代碼。一經處理結束，就意味著整個try-catch語句結束。其他的catch子句不再有匹配和捕獲異常類型的機會。
????? Java通過異常類描述異常類型，異常類的層次結構如圖1所示。對于有多個catch子句的異常程序而言，應該盡量將捕獲底層異常類的catch子句放在前面，同時盡量將捕獲相對高層的異常類的catch子句放在后面。否則，捕獲底層異常類的catch子句將可能會被屏蔽。
????? RuntimeException異常類包括運行時各種常見的異常，ArithmeticException類和ArrayIndexOutOfBoundsException類都是它的子類。因此，RuntimeException異常類的catch子句應該放在 最后面，否則可能會屏蔽其后的特定異常處理或引起編譯錯誤。
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2）?try－catch-finally語句
????? ?try-catch語句還可以包括第三部分，就是finally子句。它表示無論是否出現異常，都應當執(zhí)行的內容。try-catch-finally語句的一般語法形式為：
[java]?view plaincopy?
例1? 帶finally子句的異常處理程序
[java]?view plaincopy執(zhí)行結果如下：
[java]?view plaincopy小結：
try 塊：用于捕獲異常。其后可接零個或多個catch塊，如果沒有catch塊，則必須跟一個finally塊。
catch 塊：用于處理try捕獲到的異常。
finally 塊：無論是否捕獲或處理異常，finally塊里的語句都會被執(zhí)行。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(zhí)行。在以下4種特殊情況下，finally塊不會被執(zhí)行：
1）在finally語句塊中發(fā)生了異常。
2）在前面的代碼中用了System.exit()退出程序。
3）程序所在的線程死亡。
4）關閉CPU。
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3）、 try-catch-finally 規(guī)則(異常處理語句的語法規(guī)則）：
1)? 必須在 try 之后添加 catch 或 finally 塊。try 塊后可同時接 catch 和 finally 塊，但至少有一個塊。
2) 必須遵循塊順序：若代碼同時使用 catch 和 finally 塊，則必須將 catch 塊放在 try 塊之后。
3) catch 塊與相應的異常類的類型相關。
4) 一個 try 塊可能有多個 catch 塊。若如此，則執(zhí)行第一個匹配塊。即Java虛擬機會把實際拋出的異常對象依次和各個catch代碼塊聲明的異常類型匹配，如果異常對象為某個異常類型或其子類的實例，就執(zhí)行這個catch代碼塊，不會再執(zhí)行其他的 catch代碼塊
5) 可嵌套 try-catch-finally 結構。
6) 在 try-catch-finally 結構中，可重新拋出異常。
7) 除了下列情況，總將執(zhí)行 finally 做為結束：JVM 過早終止（調用 System.exit(int)）；在 finally 塊中拋出一個未處理的異常；計算機斷電、失火、或遭遇病毒攻擊。
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4.）、try、catch、finally語句塊的執(zhí)行順序:
1)當try沒有捕獲到異常時：try語句塊中的語句逐一被執(zhí)行，程序將跳過catch語句塊，執(zhí)行finally語句塊和其后的語句；
2)當try捕獲到異常，catch語句塊里沒有處理此異常的情況：當try語句塊里的某條語句出現異常時，而沒有處理此異常的catch語句塊時，此異常將會拋給JVM處理，finally語句塊里的語句還是會被執(zhí)行，但finally語句塊后的語句不會被執(zhí)行；
3)當try捕獲到異常，catch語句塊里有處理此異常的情況：在try語句塊中是按照順序來執(zhí)行的，當執(zhí)行到某一條語句出現異常時，程序將跳到catch語句塊，并與catch語句塊逐一匹配，找到與之對應的處理程序，其他的catch語句塊將不會被執(zhí)行，而try語句塊中，出現異常之后的語句也不會被執(zhí)行，catch語句塊執(zhí)行完后，執(zhí)行finally語句塊里的語句，最后執(zhí)行finally語句塊后的語句；
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?圖示try、catch、finally語句塊的執(zhí)行：
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2 、拋出異常
???????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(fā)環(huán)境包中代碼，或者Java運行時系統(tǒng)。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。
1）、throws拋出異常
??????如果一個方法可能會出現異常，但沒有能力處理這種異常，可以在方法聲明處用throws子句來聲明拋出異常。例如汽車在運行時可能會出現故障，汽車本身沒辦法處理這個故障，那就讓開車的人來處理。
??? ? throws語句用在方法定義時聲明該方法要拋出的異常類型，如果拋出的是Exception異常類型，則該方法被聲明為拋出所有的異常。多個異常可使用逗號分割。throws語句的語法格式為：
[java]?view plaincopy方法名后的throws Exception1,Exception2,...,ExceptionN 為聲明要拋出的異常列表。當方法拋出異常列表的異常時，方法將不對這些類型及其子類類型的異常作處理，而拋向調用該方法的方法，由他去處理。例如：
[java]?view plaincopy???? 使用throws關鍵字將異常拋給調用者后，如果調用者不想處理該異常，可以繼續(xù)向上拋出，但最終要有能夠處理該異常的調用者。
??? ?pop方法沒有處理異常NegativeArraySizeException，而是由main函數來處理。
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Throws拋出異常的規(guī)則：
1)? 如果是不可查異常（unchecked exception），即Error、RuntimeException或它們的子類，那么可以不使用throws關鍵字來聲明要拋出的異常，編譯仍能順利通過，但在運行時會被系統(tǒng)拋出。
2) 必須聲明方法可拋出的任何可查異常（checked exception）。即如果一個方法可能出現受可查異常，要么用try-catch語句捕獲，要么用throws子句聲明將它拋出，否則會導致編譯錯誤
3) 僅當拋出了異常，該方法的調用者才必須處理或者重新拋出該異常。當方法的調用者無力處理該異常的時候，應該繼續(xù)拋出，而不是囫圇吞棗。
4) 調用方法必須遵循任何可查異常的處理和聲明規(guī)則。若覆蓋一個方法，則不能聲明與覆蓋方法不同的異常。聲明的任何異常必須是被覆蓋方法所聲明異常的同類或子類。
??? 例如：
[java]?view plaincopy?
?判斷一個方法可能會出現異常的依據如下：
1）方法中有throw語句。例如，以上method7()方法的catch代碼塊有throw語句。
2）調用了其他方法，其他方法用throws子句聲明拋出某種異常。例如，method3()方法調用了method1()方法，method1()方法聲明拋出IOException，因此，在method3()方法中可能會出現IOException。
2)、使用throw拋出異常
??????? throw總是出現在函數體中，用來拋出一個Throwable類型的異常。程序會在throw語句后立即終止，它后面的語句執(zhí)行不到，然后在包含它的所有try塊中（可能在上層調用函數中）從里向外尋找含有與其匹配的catch子句的try塊。
??????? 我們知道，異常是異常類的實例對象，我們可以創(chuàng)建異常類的實例對象通過throw語句拋出。該語句的語法格式為：
??????? throw new exceptionname;
??????? 例如拋出一個IOException類的異常對象：
???? ?? throw new IOException;
???????要注意的是，throw 拋出的只能夠是可拋出類Throwable 或者其子類的實例對象。下面的操作是錯誤的：
???????throw new String("exception");
????? ?這是因為String 不是Throwable 類的子類。
????? ?如果拋出了檢查異常，則還應該在方法頭部聲明方法可能拋出的異常類型。該方法的調用者也必須檢查處理拋出的異常。
?????? 如果所有方法都層層上拋獲取的異常，最終JVM會進行處理，處理也很簡單，就是打印異常消息和堆棧信息。如果拋出的是Error或RuntimeException，則該方法的調用者可選擇處理該異常。
[java]?view plaincopy?
3、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(chuàng)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語句捕獲并處理；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(xù)進行下一步操作。
（4）在出現異常方法的調用者中捕獲并處理異常。
在上面的“使用throw拋出異常”例子已經提到了。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Java 异常处理机制的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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