Java异常解析

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Java异常解析

1 异常类型
- 1.1 Error
- 1.2 Exception
2 正确处理异常
- 2.1 关键字
- 2.2 例子
- 2.3 异常处理的基本语法
- - 2.3.1 try...catch...finally语句块
  - 2.3.2 throws 函数声明
  - 2.3.3 finally块
  - 2.3.4 throw 异常抛出语句
- 2.4 异常链
- 2.5 异常的注意事项
- - 2.5.1 子类重写父类的带有 throws声明的函数
  - 2.5.2 多线程环境
3 自定义异常
- 3.1 基本概念
- 3.2 例子
4 try-with-resource
- 4.1 关闭资源的方式
- 4.2 自定义资源
5 finally 和 return的实行顺序
- 5.1 引子
- 5.2 finally中的return 会覆盖 try 或者catch中的返回值
- 5.3 finally中的return会抑制（消灭）前面try或者catch块中的异常
- 5.3 finally中的异常会覆盖（消灭）前面try或者catch中的异常
- 5.4 小结
参考

1 异常类型

Throwable 是 Java 语言中所有错误或异常的超类，在 Java 中只有 Throwable 类型的实例才可以被抛出（throw）或者捕获（catch），它是异常处理机制的基本组成类型。
实例分为 Error 和 Exception 两种。
在这里插入图片描述

1.1 Error

Error 类是指 java 运行时系统的内部错误和资源耗尽错误。应用程序不会抛出该类对象。如果
出现了这样的错误，除了告知用户，剩下的就是尽力使程序安全的终止。

在设计Java程序时，需要关注Exception层次结构。

1.2 Exception

Exception 又有两个分支，一个是运行时异常 RuntimeException ，一个是检查异常 CheckedException。

Java语言规范将派生于Error和RuntimeException的异常统称为非受查（unchecked）异常，其他所有异常成为受查（checked）异常。

 +-----------+   | Throwable |   +-----------+    /  \   /    \   +-------+   +-----------+   | Error |   | Exception |   +-------+   +-----------+    /  |  \    / | \ \   \________/\______/  \     +------------------+   unchecked checked      | RuntimeException |     +------------------+      /   |    |      \     \_________________/     unchecked

RuntimeException 如：NullPointerException 、 ClassCastException ；
CheckedException 如： I/O 错误导致的 IOException、SQLException。

RuntimeException 是那些可能在 Java 虚拟机正常运行期间抛出的异常的超类。如果出现 RuntimeException，那么一
定是程序员代码书写导致的错误。

CheckedException：一般是外部错误，这种异常都发生在编译阶段，Java 编译器会强制程序去捕获此类异常，即会出现要求你把这段可能出现异常的程序进行 try catch。

2 正确处理异常

如果某个方法不能按照正常的途径完成任务，就可以通过另一种路径退出方法。在这种情况下会抛出一个封装了错误信息的对象。此时，这个方法会立刻退出同时不返回任何值。另外，调用这个方法的其他代码也无法继续执行，异常处理机制会将代码执行交给异常处理器。

2.1 关键字

在这里插入图片描述

2.2 例子

public class AllDemo {    public static void main(String[] args) { System.out.println("----欢迎使用命令行除法计算器----"); CMDCalculate();    }    public static void CMDCalculate() { Scanner scan = new Scanner(System.in); int num1 = scan.nextInt(); 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;    }}----欢迎使用命令行除法计算器----10Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zeroat cn.zzypiper.test.exception.demo1.AllDemo.devide(AllDemo.java:21)at cn.zzypiper.test.exception.demo1.AllDemo.CMDCalculate(AllDemo.java:15)at cn.zzypiper.test.exception.demo1.AllDemo.main(AllDemo.java:8)----欢迎使用命令行除法计算器----1rException in thread "main" java.util.InputMismatchExceptionat 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 cn.zzypiper.test.exception.demo1.AllDemo.CMDCalculate(AllDemo.java:16)at cn.zzypiper.test.exception.demo1.AllDemo.main(AllDemo.java:10)

异常追踪栈：异常是在执行某个函数时引发的，而函数又是层级调用，形成调用栈的，因为，只要一个函数发生了异常，那么他的所有的caller都会被异常影响。当这些被影响的函数以异常信息输出时，就形成的了异常追踪栈。
异常抛出点：异常最先发生的地方。
异常的冒泡：上例中，当devide函数发生除0异常时，devide函数将抛出ArithmeticException异常，因此调用他的CMDCalculate函数也无法正常完成，因此也发送异常，而CMDCalculate的caller——main 因为CMDCalculate抛出异常，也发生了异常，这样一直向调用栈的栈底回溯。这种行为叫做异常的冒泡，异常的冒泡是为了在当前发生异常的函数或者这个函数的caller中找到最近的异常处理程序。由于这个例子中没有使用任何异常处理机制，因此异常最终由main函数抛给JRE，导致程序终止。

上面的代码不使用异常处理机制，也可以顺利编译，因为2个异常都是非受查异常。但是下面的例子就必须使用异常处理机制，因为异常是受查异常。

代码中我选择使用throws声明异常，让函数的调用者去处理可能发生的异常。但是为什么只throws了IOException呢？因为FileNotFoundException是IOException的子类，在处理范围内。

public static void main(String[] args) throws IOException {    //FileInputStream的构造函数会抛出FileNotFoundException    FileInputStream fileIn = new FileInputStream("E:\\a.txt");    int word;    //read方法会抛出IOException    while((word =  fileIn.read())!=-1)    { System.out.print((char)word);    }    //close方法会抛出IOException    fileIn.close();}

2.3 异常处理的基本语法

在编写代码处理异常时，对于检查异常，有2种不同的处理方式：

使用try…catch…finally语句块处理它。
在函数签名中使用throws 声明交给函数调用者caller去解决。

2.3.1 try…catch…finally语句块

try{//...}catch(SQLException SQLexception){    //...}catch(Exception exception){    //...}finally{ //...}

try：try块中放可能发生异常的代码。

如果执行完try且不发生异常，则接着去执行finally块和finally后面的代码（如果有的话）。
如果发生异常，则尝试去匹配catch块。

catch：每一个catch块用于捕获并处理一个特定的异常，或者这异常类型的子类。

Java7中可以将多个异常声明在一个catch中。
catch后面的括号定义了异常类型和异常参数。如果异常与之匹配且是最先匹配到的，则虚拟机将使用这个catch块来处理异常。
在catch块中可以使用这个块的异常参数来获取异常的相关信息。异常参数是这个catch块中的局部变量，其它块不能访问。
如果当前try块中发生的异常在后续的所有catch中都没捕获到，则先去执行finally，然后到这个函数的外部caller中去匹配异常处理器。
如果try中没有发生异常，则所有的catch块将被忽略。

finally：无论异常是否发生，异常是否匹配被处理，finally都会执行。

finally块通常是可选的。
一个try至少要有一个catch块，否则，至少要有1个finally块。但是finally不是用来处理异常的，finally不会捕获异常。
finally主要做一些清理工作，如流的关闭，数据库连接的关闭等。

tip:

try块中的局部变量和catch块中的局部变量（包括异常变量），以及finally中的局部变量，他们之间不可共享使用。
每一个catch块用于处理一个异常。异常匹配是按照catch块的顺序从上往下寻找的，只有第一个匹配的catch会得到执行。匹配时，不仅运行精确匹配，也支持父类匹配，因此，如果同一个try块下的多个catch异常类型有父子关系，应该将子类异常放在前面，父类异常放在后面，这样保证每个catch块都有存在的意义。
java中，异常处理的任务就是将执行控制流从异常发生的地方转移到能够处理这种异常的地方去。也就是说：当一个函数的某条语句发生异常时，这条语句的后面的语句不会再执行，它失去了焦点。执行流跳转到最近的匹配的异常处理catch代码块去执行，异常被处理完后，执行流会接着在“处理了这个异常的catch代码块”后面接着执行。

有的编程语言当异常被处理后，控制流会恢复到异常抛出点接着执行，这种策略叫做：resumption model of exception handling（恢复式异常处理模式）

而Java则是让执行流恢复到处理了异常的catch块后接着执行，这种策略叫做：termination model of exception handling（终结式异常处理模式）

2.3.2 throws 函数声明

throws声明：如果一个方法内部的代码会抛出检查异常（checked exception），而方法自己又没有完全处理掉，则javac保证你必须在方法的签名上使用throws关键字声明这些可能抛出的异常，否则编译不通过。

throws是另一种处理异常的方式，它不同于try…catch…finally，throws仅仅是将函数中可能出现的异常向调用者声明，而自己则不具体处理。

采取这种异常处理的原因可能是：方法本身不知道如何处理这样的异常，或者说让调用者处理更好，调用者需要为可能发生的异常负责。

public void foo() throws ExceptionType1 , ExceptionType2 ,ExceptionTypeN{      //foo内部可以抛出 ExceptionType1 , ExceptionType2 ,ExceptionTypeN 类的异常，或者他们的子类的异常对象。}

2.3.3 finally块

finally块不管异常是否发生，只要对应的try执行了，则它一定也执行。只有一种方法让finally块不执行：System.exit()。因此finally块通常用来做资源释放操作：关闭文件，关闭数据库连接等等。

良好的编程习惯是：在try块中打开资源，在finally块中清理释放这些资源。

需要注意的地方:

finally块没有处理异常的能力。处理异常的只能是catch块。
在同一try…catch…finally块中，如果try中抛出异常，且有匹配的catch块，则先执行catch块，再执行finally块。如果没有catch块匹配，则先执行finally，然后去外面的调用者中寻找合适的catch块。
在同一try…catch…finally块中，try发生异常，且匹配的catch块中处理异常时也抛出异常，那么后面的finally也会执行：首先执行finally块，然后去外围调用者中寻找合适的catch块。

2.3.4 throw 异常抛出语句

throw exceptionObject

程序员也可以通过throw语句手动显式的抛出一个异常。throw语句的后面必须是一个异常对象。

throw 语句必须写在函数中，执行throw 语句的地方就是一个异常抛出点，它和由JRE自动形成的异常抛出点没有任何差别。

public void save(User user) {      if(user  == null)    throw new IllegalArgumentException("User对象为空");      //......}

2.4 异常链

在一些大型的，模块化的软件开发中，一旦一个地方发生异常，则如骨牌效应一样，将导致一连串的异常。假设B模块完成自己的逻辑需要调用A模块的方法，如果A模块发生异常，则B也将不能完成而发生异常，但是B在抛出异常时，会将A的异常信息掩盖掉，这将使得异常的根源信息丢失。异常的链化可以将多个模块的异常串联起来，使得异常信息不会丢失。

异常链化：以一个异常对象为参数构造新的异常对象。新的异对象将包含先前异常的信息。这项技术主要是异常类的一个带Throwable参数的函数来实现的。这个当做参数的异常，我们叫他根源异常（cause）。

查看Throwable类源码，可以发现里面有一个Throwable字段cause，就是它保存了构造时传递的根源异常参数。这种设计和链表的结点类设计如出一辙，因此形成链也是自然的了。

public class Throwable implements Serializable {    /** * 导致此抛出的抛出，或者如果此抛出不是由另一个抛出引起，或者如果导致 * 此抛出的原因未知，则为空。如果此字段等于此抛出本身，则表示此抛出的 * 原因尚未初始化。     *     * @serial     * @since 1.4     */    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;    } //........}

下面是一个例子，演示了异常的链化：从命令行输入2个int，将他们相加，输出。输入的数不是int，则导致getInputNumbers异常，从而导致add函数异常，则可以在add函数中抛出

一个链化的异常。

public class Test {    public static void main(String[] args) { System.out.println("请输入2个加数"); int result; try {     result = add();     System.out.println("结果:" + result); } catch (Exception e) {     e.printStackTrace(); }    }    //获取输入的2个整数返回    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;    }    //执行加法计算    private static int add() throws Exception { int result; try {     List<Integer> nums = getInputNumbers();     result = nums.get(0) + nums.get(1); } catch (InputMismatchException immExp) {     // 链化:以一个异常对象为参数构造新的异常对象。     throw new Exception("计算失败", immExp); } return result;    }}out:请输入2个加数r 2java.lang.Exception: 计算失败at cn.zzypiper.test.exception.demo3.Test.add(Test.java:54)at cn.zzypiper.test.exception.demo3.Test.main(Test.java:22)Caused by: java.util.InputMismatchExceptionat 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 cn.zzypiper.test.exception.demo3.Test.getInputNumbers(Test.java:34)at cn.zzypiper.test.exception.demo3.Test.add(Test.java:50)... 1 more

Java异常解析

2.5 异常的注意事项

2.5.1 子类重写父类的带有 throws声明的函数

当子类重写父类的带有 throws声明的函数时，其throws声明的异常必须在父类异常的可控范围内——用于处理父类的throws方法的异常处理器，必须也适用于子类的这个带throws方法。这是为了支持多态。

例如，父类方法throws 的是2个异常，子类就不能throws 3个及以上的异常。父类throws IOException，子类就必须throws IOException或者IOException的子类。

class Father {    public void start() throws IOException { throw new IOException();    }}class Son extends Father {    @Override    public void start() throws Exception { // 报错： 'start()' in 'Son' clashes with 'start()' in 'Father'; overridden method does not throw 'java.lang.Exception' throw new SQLException();    }}

2.5.2 多线程环境

Java程序可以是多线程的。每一个线程都是一个独立的执行流，独立的函数调用栈。如果程序只有一个线程，那么没有被任何代码处理的异常会导致程序终止。如果是多线程的，那么没有被任何代码处理的异常仅仅会导致异常所在的线程结束。

也就是说，Java中的异常是线程独立的，线程的问题应该由线程自己来解决，而不要委托到外部，也不会直接影响到其它线程的执行。

3 自定义异常

3.1 基本概念

如果要自定义异常类，则扩展Exception类即可，因此这样的自定义异常都属于检查异常（checked exception）。如果要自定义非检查异常，则扩展自RuntimeException。

按照国际惯例，自定义的异常应该总是包含如下的构造函数：

一个无参构造函数
一个带有String参数的构造函数，并传递给父类的构造函数。
一个带有String参数和Throwable参数，并都传递给父类构造函数
一个带有Throwable 参数的构造函数，并传递给父类的构造函数。

下面是IOException类的完整源代码，可以借鉴。

public class IOException extends Exception {    static final long serialVersionUID = 7818375828146090155L; public IOException() { super();    }    public IOException(String message) { super(message);    }    public IOException(String message, Throwable cause) { super(message, cause);    } public IOException(Throwable cause) { super(cause);    }}

3.2 例子

public class People {    String name = "";    int age = 0;    String sex;    public String getSex() { return sex;    }    public void setSex(String sex) throws Exception { if ("男".equals(sex) || "女".equals(sex)) {     this.sex = sex; } else {     throw new GendorException("性别必须是男或者女"); }    }}

异常类实现4种构造函数

public class GendorException extends Exception {    public GendorException() { super();    }    public GendorException(String msg) { super(msg);    }    public GendorException(String message, Throwable cause) { super(message, cause);    }    public GendorException(Throwable cause) { super(cause);    }}

测试

    public static void main(String[] args) { People p = new People(); try {     p.setSex("Male"); } catch (Exception e) {     System.out.println("设置性别出错了");     e.printStackTrace();//输出异常信息 }    }out：设置性别出错了cn.zzypiper.test.exception.demo4.GendorException: 性别必须是男或者女at cn.zzypiper.test.exception.demo4.People.setSex(People.java:16)at cn.zzypiper.test.exception.demo4.Test.main(Test.java:7)

4 try-with-resource

4.1 关闭资源的方式

JDK7及以后关闭资源的正确姿势：try-with-resource Resource的定义：所有实现了 java.lang.AutoCloseable 接口（其中，它包括实现了 java.io.Closeable 的所有对象），可以使用作为资源。

jdk7以前关闭流的方式

public class CloseResourceBefore7 {    private static final String FileName = "file.txt";    public static void main(String[] args) throws IOException { FileInputStream inputStream = null; try {     inputStream = new FileInputStream(FileName);     char c1 = (char) inputStream.read();     System.out.println("c1=" + c1); } catch (IOException e) {     e.printStackTrace(); } finally {     if (inputStream != null) {  inputStream.close();     } }    }}

jdk7之后关闭流的方式

public class CloseResourceAfter7 {    private static final String FileName = "file.txt";    public static void main(String[] args) { try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream(FileName)) {     char c1 = (char) inputStream.read();     System.out.println("c1=" + c1); } catch (IOException e) {     e.printStackTrace(); }    }}

4.2 自定义资源

public class Resource implements AutoCloseable {    public void sayHello() { System.out.println("hello");    }    @Override    public void close() throws Exception { System.out.println("Resource is closed");    }}public class Resource2 implements AutoCloseable {    public void sayhello() { System.out.println("Resource say hello");    }    @Override    public void close() throws Exception { System.out.println("Resource2 is closed");    }}public class CloseResourceIn7 {    public static void main(String[] args) { try(Resource resource = new Resource(); Resource2 resource2 = new Resource2()) {     resource.sayHello();     resource2.sayhello(); } catch (Exception e) {     e.printStackTrace(); }    }}

反编译的源码

public class CloseResourceIn7 {    public CloseResourceIn7() {    }    public static void main(String[] args) { try {     Resource resource = new Resource();     Throwable var2 = null;     try {  Resource2 resource2 = new Resource2();  Throwable var4 = null;  try {      resource.sayHello();      resource2.sayhello();  } catch (Throwable var29) {      var4 = var29;      throw var29;  } finally {      if (resource2 != null) {   if (var4 != null) {try {    resource2.close();} catch (Throwable var28) {    var4.addSuppressed(var28);}   } else {resource2.close();   }      }  }     } catch (Throwable var31) {  var2 = var31;  throw var31;     } finally {  if (resource != null) {      if (var2 != null) {   try {resource.close();   } catch (Throwable var27) {var2.addSuppressed(var27);   }      } else {   resource.close();      }  }     } } catch (Exception var33) {     var33.printStackTrace(); }    }}

5 finally 和 return的实行顺序

5.1 引子

首先一个不容易理解的事实：在 try块中即便有return，break，continue等改变执行流的语句，finally也会执行。

public static void main(String[] args) {    int re = bar();    System.out.println(re);}private static int bar() {    try { return 5;    } finally { System.out.println("finally");    }}out：finally5

5.2 finally中的return 会覆盖 try 或者catch中的返回值

不能在finally块中使用return，finally块中的return返回后方法结束执行，不会再执行try块中的return语句。

public static void main(String[] args) {    int result;    result = foo();    System.out.println(result);     // 2    result = bar();    System.out.println(result);    // 2}@SuppressWarnings("finally")public static int foo() {    try { int a = 5 / 0;    } catch (Exception e) { return 1;    } finally { return 2;    }}@SuppressWarnings("finally")public static int bar() {    try { return 1;    } finally { return 2;    }}

5.3 finally中的return会抑制（消灭）前面try或者catch块中的异常

public static void main(String[] args) {    int result;    try { result = foo(); System.out.println(result);    // 输出100    } catch (Exception e) { System.out.println(e.getMessage());    // 没有捕获到异常    }    try { result = bar(); System.out.println(result);    // 输出100    } catch (Exception e) { System.out.println(e.getMessage());    // 没有捕获到异常    }}//catch中的异常被抑制@SuppressWarnings("finally")public static int foo() throws Exception {    try { int a = 5 / 0; return 1;    } catch (ArithmeticException amExp) { throw new Exception("我将被忽略，因为下面的finally中使用了return");    } finally { return 100;    }}//try中的异常被抑制@SuppressWarnings("finally")public static int bar() throws Exception {    try { int a = 5 / 0; return 1;    } finally { return 100;    }}

5.3 finally中的异常会覆盖（消灭）前面try或者catch中的异常

public static void main(String[] args) {    int result;    try { result = foo();    } catch (Exception e) { System.out.println(e.getMessage());    //输出：我是finaly中的Exception    }    try { result = bar();    } catch (Exception e) { System.out.println(e.getMessage());    //输出：我是finaly中的Exception    }}//catch中的异常被抑制@SuppressWarnings("finally")public static int foo() throws Exception {    try { int a = 5 / 0; return 1;    } catch (ArithmeticException amExp) { throw new Exception("我将被忽略，因为下面的finally中抛出了新的异常");    } finally { throw new Exception("我是finaly中的Exception");    }}//try中的异常被抑制@SuppressWarnings("finally")public static int bar() throws Exception {    try { int a = 5 / 0; return 1;    } finally { throw new Exception("我是finaly中的Exception");    }}

5.4 小结

上面的3个例子都异于常人的编码思维，建议：

不要在fianlly中使用return。
不要在finally中抛出异常。
减轻finally的任务，不要在finally中做一些其它的事情，finally块仅仅用来释放资源是最合适的。
将尽量将所有的return写在函数的最后面，而不是try … catch … finally中。

参考

Java中的异常和处理详解
Java自定义异常
使用try-with-resources优雅关闭资源

Java异常解析