Java卷之異常框架處理篇

 一、簡介

  在Java程序執行過程中, 總是會發生不被期望的事件, 阻止程序按照程序員預期正常運行, 這就是Java程序出現的異常。在企業級開發中, 容易導致各種各樣的小bug, 嚴重影響產品的運行和用戶體驗。所以大多數開發團隊都有自己的異常處理的規則和方法。如果你是一個團隊的新手，你可能會驚訝於這些方法與你之前使用過的那些方法有多么不同。

二、Java異常體系

   Java所有異常的父類都是java.lang.Throwable、無論是內部的異常還是自定義異常。只有直接或者間接集成java.lang.Throwable類,JVM才會認為這是異常對象並且處理。

  Java異常體系中Error為錯誤,較Exception嚴重。Error不是由我們程序自身導致的,是JVM運行錯誤導致的,所以暫時不是我們討論的范圍。Exception則是異常的基類,又可以分為"運行時異常"與"編譯時異常"(又稱為"非檢查異常和檢查異常")。

  非檢查異常RuntimeException; 在編譯階段無法檢查,如ArithmeticException（除0引發）、InputMismatchException（輸入的數據不能被轉換為int類型引發）。引發非檢查異常大多數原因是編碼錯誤,應該檢查程序。

  檢查異常(IOException),在編譯時可以檢查, 需要異常處理。處理方式有二種、（1）函數簽名中throws拋出異常 （2）tryCatch語句捕獲。

 

 

  三 、異常現象

     下面的代碼會演示2個異常類型：ArithmeticException 和 InputMismatchException。前者由於整數除0引發，后者是輸入的數據不能被轉換為int類型引發。    

package it.check.exception;
import java.util.Scanner;
/*
 *  初步測試Java的“非檢查異常”、如ArithmeticException（除0引發）、InputMismatchException（輸入的數據不能被轉換為int類型引發）
 *  “非檢查異常”在編譯時不會提示信息、在運行是則會拋出異常。通常不需要try{} catch(){} finally{}處理
 *  
 * **/
public class ArithmeticExceptionRun {

    public static void main(String[] args) {
          System . out. println( "----歡迎使用命令行除法計算器----" ) ;
          CMDCalculate ();

    }
     public static void CMDCalculate ()
     {
           Scanner scan = new Scanner ( System. in );
           int num1 = scan .nextInt () ; //阻塞、等待輸入
           int num2 = scan .nextInt () ;
           int result = devide (num1 , num2 ) ;
           System . out. println( "result:" + result) ;
           scan .close () ;
     }
     public static int devide (int num1, int num2 ){
           return num1 / num2 ;
     }

}

 

/**
     * ----歡迎使用命令行除法計算器----
2
0
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at it.check.exception.ArithmeticExceptionRun.devide(ArithmeticExceptionRun.java:25)
    at it.check.exception.ArithmeticExceptionRun.CMDCalculate(ArithmeticExceptionRun.java:20)
    at it.check.exception.ArithmeticExceptionRun.main(ArithmeticExceptionRun.java:12)
     * 
     * */
     /**
      * ----歡迎使用命令行除法計算器----
a
Exception in thread "main" java.util.InputMismatchException
    at java.util.Scanner.throwFor(Scanner.java:864)
    at java.util.Scanner.next(Scanner.java:1485)
    at java.util.Scanner.nextInt(Scanner.java:2117)
    at java.util.Scanner.nextInt(Scanner.java:2076)
    at it.check.exception.ArithmeticExceptionRun.CMDCalculate(ArithmeticExceptionRun.java:18)
    at it.check.exception.ArithmeticExceptionRun.main(ArithmeticExceptionRun.java:12)
      * */

  

 

異常追蹤棧; 異常在函數中產生，函數存在調用棧，main 調用CMDCalculate方法、CMDCalculate方法在調用device。當發生/0 異常時, 當這些被影響的函數以異常信息輸出時、形成異常追蹤棧、由device->CMDCalculate->main 棧頂向棧底回朔。

以上例子為非檢查異常、接着是檢查異常, 有二種處理方式。

方式一: 使用tryCatchFinally語句捕獲

public class BufferDemo {

    public static void main(String[] args) {
       bufferRead("E:"+File.separatorChar+"a.txt");
    }

     /** 使用緩沖技術讀取數據
      * 
      * */
    public static void bufferRead(String path) {
        BufferedInputStream bi=null;
        byte[] buf=new byte[1024];
        int length=0;
        try {
             bi=new BufferedInputStream(new FileInputStream(path));
             while((length=bi.read(buf))!=-1){
                 System.out.println(new String(buf,0,length));
             }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
                try {
                    if(bi!=null){
                    bi.close();
                    }
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }
    }
  
}

 

方式二：throws拋出,由調用者處理。函數使用throws拋出異常可能是（1）函數本身不知道怎么處理異常 （2）把異常交給調用者處理（捕獲等）更加合適。

public class BufferDemo {

    public static void main(String[] args) {
      
        try {
            bufferRead("E:"+File.separatorChar+"a.txt");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    
    }

     /** 使用緩沖技術讀取數據
     * @throws IOException 
     * 
      * 
      * */
    public static void bufferRead(String path) throws IOException{
        BufferedInputStream bi=null;
        byte[] buf=new byte[1024];
        int length=0;
        bi=new BufferedInputStream(new FileInputStream(path));
        while((length=bi.read(buf))!=-1){
        System.out.println(new String(buf,0,length));
        bi.close();
             }
        
    }
  
}

 四、異常鏈化

         在一些大型的，模塊化的軟件開發中，一旦一個地方發生異常，則如骨牌效應一樣，將導致一連串的異常。假設B模塊完成自己的邏輯需要調用A模塊的方法，如果A模塊發生異常，則B也將不能完成而發生異常，但是B在拋出異常時，會將A的異常信息掩蓋掉，這將使得異常的根源信息丟失。異常的鏈化可以將多個模塊的異常串聯起來，使得異常信息不會丟失。

異常鏈化:以一個異常對象為參數構造新的異常對象。新的異對象將包含先前異常的信息。這項技術主要是異常類的一個帶Throwable參數的函數來實現的。這個當做參數的異常，我們叫他根源異常（cause）。

查看Throwable類源碼，可以發現里面有一個Throwable字段cause，就是它保存了構造時傳遞的根源異常參數。這種設計和鏈表的結點類設計如出一轍，因此形成鏈也是自然的了。

public class Throwable implements Serializable {
    private Throwable cause = this;
   
    public Throwable(String message, Throwable cause) {
        fillInStackTrace();
        detailMessage = message;
        this.cause = cause;
    }
     public Throwable(Throwable cause) {
        fillInStackTrace();
        detailMessage = (cause==null ? null : cause.toString());
        this.cause = cause;
    }
    
    //........
} 

  

下面是一個例子，演示了異常的鏈化：從命令行輸入2個int，將他們相加，輸出。輸入的數不是int，則導致getInputNumbers異常，從而導致add函數異常，則可以在add函數中拋出一個鏈化的異常。給出鏈化例子。

 

public static void main(String[] args)
{
    
    System.out.println("請輸入2個加數");
    int result;
    try
    {
        result = add();
        System.out.println("結果:"+result);
    } catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
    }
}
//獲取輸入的2個整數返回
private static List<Integer> getInputNumbers()
{
    List<Integer> nums = new ArrayList<>();
    Scanner scan = new Scanner(System.in);
    try {
        int num1 = scan.nextInt();
        int num2 = scan.nextInt();
        nums.add(new Integer(num1));
        nums.add(new Integer(num2));
    }catch(InputMismatchException immExp){
        throw immExp;
    }finally {
        scan.close();
    }
    return nums;
}

//執行加法計算
private static int add() throws Exception
{
    int result;
    try {
        List<Integer> nums =getInputNumbers();
        result = nums.get(0)  + nums.get(1);
    }catch(InputMismatchException immExp){
        throw new Exception("計算失敗",immExp);  /////////////////////////////鏈化:以一個異常對象為參數構造新的異常對象。
    }
    return  result;
}

/*
請輸入2個加數
r 1
java.lang.Exception: 計算失敗
    at practise.ExceptionTest.add(ExceptionTest.java:53)
    at practise.ExceptionTest.main(ExceptionTest.java:18)
Caused by: java.util.InputMismatchException
    at java.util.Scanner.throwFor(Scanner.java:864)
    at java.util.Scanner.next(Scanner.java:1485)
    at java.util.Scanner.nextInt(Scanner.java:2117)
    at java.util.Scanner.nextInt(Scanner.java:2076)
    at practise.ExceptionTest.getInputNumbers(ExceptionTest.java:30)
    at practise.ExceptionTest.add(ExceptionTest.java:48)
    ... 1 more

*/