Java異常(一) Java異常簡介及其架構

 

概要

本章對Java中的異常進行介紹。內容包括：
Java異常簡介
Java異常框架

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Java異常簡介

　　Java異常是Java提供的一種識別及響應錯誤的一致性機制。
　　Java異常機制可以使程序中異常處理代碼和正常業務代碼分離，保證程序代碼更加優雅，並提高程序健壯性。在有效使用異常的情況下，異常能清晰的回答what, where, why這3個問題：異常類型回答了“什么”被拋出，異常堆棧跟蹤回答了“在哪“拋出，異常信息回答了“為什么“會拋出。

Java異常機制用到的幾個關鍵字：try、catch、finally、throw、throws。
• try        -- 用於監聽。將要被監聽的代碼(可能拋出異常的代碼)放在try語句塊之內，當try語句塊內發生異常時，異常就被拋出。
• catch   -- 用於捕獲異常。catch用來捕獲try語句塊中發生的異常。
• finally  -- finally語句塊總是會被執行。它主要用於回收在try塊里打開的物力資源(如數據庫連接、網絡連接和磁盤文件)。只有finally塊，執行完成之后，才會回來執行try或者catch塊中的return或者throw語句，如果finally中使用了return或者throw等終止方法的語句，則就不會跳回執行，直接停止。
• throw   -- 用於拋出異常。
• throws -- 用在方法簽名中，用於聲明該方法可能拋出的異常。

 

下面通過幾個示例對這幾個關鍵字進行簡單了解。

示例一: 了解try和catch基本用法

public class Demo1 {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            int i = 10/0;
              System.out.println("i="+i); 
        } catch (ArithmeticException e) {
              System.out.println("Caught Exception"); 
            System.out.println("e.getMessage(): " + e.getMessage()); 
            System.out.println("e.toString(): " + e.toString()); 
            System.out.println("e.printStackTrace():");
            e.printStackTrace(); 
        }
    }
}

運行結果：

Caught Exception
e.getMessage(): / by zero
e.toString(): java.lang.ArithmeticException: / by zero
e.printStackTrace():
java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at Demo1.main(Demo1.java:6)

結果說明：在try語句塊中有除數為0的操作，該操作會拋出java.lang.ArithmeticException異常。通過catch，對該異常進行捕獲。
觀察結果我們發現，並沒有執行System.out.println("i="+i)。這說明try語句塊發生異常之后，try語句塊中的剩余內容就不會再被執行了。

 

示例二: 了解finally的基本用法

在"示例一"的基礎上，我們添加finally語句。

public class Demo2 {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            int i = 10/0;
              System.out.println("i="+i); 
        } catch (ArithmeticException e) {
              System.out.println("Caught Exception"); 
            System.out.println("e.getMessage(): " + e.getMessage()); 
            System.out.println("e.toString(): " + e.toString()); 
            System.out.println("e.printStackTrace():");
            e.printStackTrace(); 
        } finally {
            System.out.println("run finally");
        }
    }
}

運行結果：

Caught Exception
e.getMessage(): / by zero
e.toString(): java.lang.ArithmeticException: / by zero
e.printStackTrace():
java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at Demo2.main(Demo2.java:6)
run finally

結果說明：最終執行了finally語句塊。

 

示例三: 了解throws和throw的基本用法

throws是用於聲明拋出的異常，而throw是用於拋出異常。

class MyException extends Exception {
    public MyException() {}
    public MyException(String msg) {
        super(msg);
    }
}

public class Demo3 {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            test();
        } catch (MyException e) {
            System.out.println("Catch My Exception");
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static void test() throws MyException{
        try {
            int i = 10/0;
              System.out.println("i="+i); 
        } catch (ArithmeticException e) {
            throw new MyException("This is MyException"); 
        }
    }
}

運行結果：

Catch My Exception
MyException: This is MyException
    at Demo3.test(Demo3.java:24)
    at Demo3.main(Demo3.java:13)

結果說明：
　　MyException是繼承於Exception的子類。test()的try語句塊中產生ArithmeticException異常(除數為0)，並在catch中捕獲該異常；接着拋出MyException異常。main()方法對test()中拋出的MyException進行捕獲處理。

 

Java異常框架

Java異常架構圖

1. Throwable
　　Throwable是 Java 語言中所有錯誤或異常的超類。
　　Throwable包含兩個子類: Error 和 Exception。它們通常用於指示發生了異常情況。
　　Throwable包含了其線程創建時線程執行堆棧的快照，它提供了printStackTrace()等接口用於獲取堆棧跟蹤數據等信息。

2. Exception
　　Exception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。

3. RuntimeException
　　RuntimeException是那些可能在 Java 虛擬機正常運行期間拋出的異常的超類。
　　編譯器不會檢查RuntimeException異常。例如，除數為零時，拋出ArithmeticException異常。RuntimeException是ArithmeticException的超類。當代碼發生除數為零的情況時，倘若既"沒有通過throws聲明拋出ArithmeticException異常"，也"沒有通過try...catch...處理該異常"，也能通過編譯。這就是我們所說的"編譯器不會檢查RuntimeException異常"！
　　如果代碼會產生RuntimeException異常，則需要通過修改代碼進行避免。例如，若會發生除數為零的情況，則需要通過代碼避免該情況的發生！

4. Error
　　和Exception一樣，Error也是Throwable的子類。它用於指示合理的應用程序不應該試圖捕獲的嚴重問題，大多數這樣的錯誤都是異常條件。
　　和RuntimeException一樣，編譯器也不會檢查Error。

 

Java將可拋出(Throwable)的結構分為三種類型：被檢查的異常(Checked Exception)，運行時異常(RuntimeException)和錯誤(Error)。

(01) 運行時異常
定義: RuntimeException及其子類都被稱為運行時異常。
特點: 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時，倘若既"沒有通過throws聲明拋出它"，也"沒有用try-catch語句捕獲它"，還是會編譯通過。例如，除數為零時產生的ArithmeticException異常，數組越界時產生的IndexOutOfBoundsException異常，fail-fail機制產生的ConcurrentModificationException異常等，都屬於運行時異常。
　　雖然Java編譯器不會檢查運行時異常，但是我們也可以通過throws進行聲明拋出，也可以通過try-catch對它進行捕獲處理。
　　如果產生運行時異常，則需要通過修改代碼來進行避免。例如，若會發生除數為零的情況，則需要通過代碼避免該情況的發生！

(02) 被檢查的異常
定義: Exception類本身，以及Exception的子類中除了"運行時異常"之外的其它子類都屬於被檢查異常。
特點: Java編譯器會檢查它。此類異常，要么通過throws進行聲明拋出，要么通過try-catch進行捕獲處理，否則不能通過編譯。例如，CloneNotSupportedException就屬於被檢查異常。當通過clone()接口去克隆一個對象，而該對象對應的類沒有實現Cloneable接口，就會拋出CloneNotSupportedException異常。
　　被檢查異常通常都是可以恢復的。

(03) 錯誤
定義: Error類及其子類。
特點: 和運行時異常一樣，編譯器也不會對錯誤進行檢查。
　　當資源不足、約束失敗、或是其它程序無法繼續運行的條件發生時，就產生錯誤。程序本身無法修復這些錯誤的。例如，VirtualMachineError就屬於錯誤。
　　按照Java慣例，我們是不應該是實現任何新的Error子類的！

對於上面的3種結構，我們在拋出異常或錯誤時，到底該哪一種？《Effective Java》中給出的建議是：對於可以恢復的條件使用被檢查異常，對於程序錯誤使用運行時異常。