Java常见异常及处理方式总结
一、概述
异常指不期而至的各种状况,它在程序运行的过程中发生。作为开发者,我们都希望自己写的代码 永远都不会出现 bug,然而现实告诉我们并没有这样的情景。如果用户在程序的使用过程中因为一些原因造成他的数据丢失,这个用户就可能不会再使用该程序了。所以,对于程序的错误以及外部环境能够对用户造成的影响,我们应当及时报告并且以适当的方式来处理这个错误。
之所以要处理异常,也是为了增强程序的鲁棒性。
异常都是从 Throwable 类派生出来的,而 Throwable 类是直接从 Object 类继承而来。你可以在 Java SE 官方 API 文档中获取更多关于它们的知识。
二、异常分类
异常通常有四类:
- Error:系统内部错误,这类错误由系统进行处理,程序本身无需捕获处理。
- Exception:可以处理的异常。
- RuntimeException:可以捕获,也可以不捕获的异常。
- 继承 Exception 的其他类:必须捕获,通常在 API 文档中会说明这些方法抛出哪些异常。
平时主要关注的异常是 Exception 下的异常,而 Exception 异常下又主要分为两大类异常,一个是派生于 RuntimeExcption 的异常,一个是除了 RuntimeExcption 体系之外的其他异常。
RuntimeExcption 异常(运行时异常)通常有以下几种:
- 错误的类型转换
- 数组访问越界
- 访问
null
指针 - 算术异常
一般来说,RuntimeException 都是代码逻辑出现问题。
非 RuntimeException(受检异常,Checked Exception)一般有:
- 打开一个不存在的文件
- 没有找到具有指定名称的类
- 操作文件异常
受检异常是编译器要求必须处理的异常,必须使用 try catch
处理,或者使用 throw
抛出,交给上层调用者处理。
三、声明及抛出
throw 抛出异常
当程序运行时数据出现错误或者我们不希望发生的情况出现的话,可以通过抛出异常来处理。
异常抛出语法:
throw new 异常类();
新建 ThrowTest.java:
public class ThrowTest { public static void main(String[] args) { Integer a = 1; Integer b = null; //当a或者b为null时,抛出异常 if (a == null || b == null) { throw new NullPointerException(); } else { System.out.println(a + b); } } }
运行:
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at ThrowTest.main(ThrowTest.java:8)
throws 声明异常
throws 用于声明异常,表示该方法可能会抛出的异常。如果声明的异常中包括 checked 异常(受检异常),那么调用者必须捕获处理该异常或者使用 throws 继续向上抛出。throws 位于方法体前,多个异常之间使用 , 分割。
新建ThrowsTest.java:
import java.io.FileInputStream; import java.io.FileNotFoundException; public class ThrowsTest { public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException { //由方法的调用者捕获异常或者继续向上抛出 throwsTest(); } public static void throwsTest() throws FileNotFoundException { new FileInputStream("/home/project/shiyanlou.file"); } }
编译运行:
Exception in thread "main" java.io.FileNotFoundException: /home/project/shiyanlou.file (系统找不到指定的路径。)
at java.io.FileInputStream.open0(Native Method)
at java.io.FileInputStream.open(FileInputStream.java:195)
at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:138)
at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:93)
at ThrowsTest.throwsTest(ThrowsTest.java:13)
at ThrowsTest.main(ThrowsTest.java:8)
四、捕获异常
通常抛出异常后,还需要将异常捕获。使用 try 和 catch 语句块来捕获异常,有时候还会用到 finally。
对于上述三个关键词所构成的语句块,try 语句块是必不可少的,catch 和 finally 语句块可以根据情况选择其一或者全选。你可以把可能发生错误或出现问题的语句放到 try 语句块中,将异常发生后要执行的语句放到 catch 语句块中,而 finally 语句块里面放置的语句,不管异常是否发生,它们都会被执行。
你可能想说,那我把所有有关的代码都放到 try 语句块中不就妥当了吗?可是你需要知道,捕获异常对于系统而言,其开销非常大,所以应尽量减少该语句块中放置的语句。
新建 CatchException.java:
public class CatchException { public static void main(String[] args) { try { // 下面定义了一个try语句块 System.out.println("I am try block."); Class<?> tempClass = Class.forName(""); // 声明一个空的Class对象用于引发“类未发现异常” System.out.println("Bye! Try block."); } catch (ClassNotFoundException e) { // 下面定义了一个catch语句块 System.out.println("I am catch block."); e.printStackTrace(); //printStackTrace()的意义在于在命令行打印异常信息在程序中出错的位置及原因 System.out.println("Goodbye! Catch block."); } finally { // 下面定义了一个finally语句块 System.out.println("I am finally block."); } } }
编译运行:
I am try block.
I am catch block.
java.lang.ClassNotFoundException:
at java.lang.Class.forName0(Native Method)
at java.lang.Class.forName(Unknown Source)
at CatchException.main(CatchException.java:8)
Goodbye! Catch block.
I am finally block.
五、捕获多个异常
在一段代码中,可能会由于各种原因抛出多种不同的异常,而对于不同的异常,我们希望用不同的方式来处理它们,而不是笼统的使用同一个方式处理,在这种情况下,可以使用异常匹配,当匹配到对应的异常后,后面的异常将不再进行匹配。
新建源代码文件 MultipleCapturesDemo.java:
import java.io.FileInputStream; import java.io.FileNotFoundException; public class MultipleCapturesDemo { public static void main(String[] args) { try { new FileInputStream(""); } catch (FileNotFoundException e) { System.out.println("IO 异常"); } catch (Exception e) { System.out.println("发生异常"); } } }
编译运行:
IO 异常
在处理异常时,并不要求抛出的异常同 catch
所声明的异常完全匹配,子类的对象也可以匹配父类的处理程序。比如异常 A 继承于异常 B,那么在处理多个异常时,一定要将异常 A 放在异常 B 之前捕获,如果将异常 B 放在异常 A 之前,那么将永远匹配到异常 B,异常 A 将永远不可能执行,并且编译器将会报错。
六、自定义异常
尽管 Java SE 的 API 已经为我们提供了数十种异常类,然而在实际的开发过程中,你仍然可能遇到未知的异常情况。此时,你就需要对异常类进行自定义。
自定义一个异常类非常简单,只需要让它继承 Exception 或其子类就行。在自定义异常类的时候,建议同时提供无参构造方法和带字符串参数的构造方法,后者可以为你在调试时提供更加详细的信息。
百闻不如一见,下面我们尝试自定义一个算术异常类。
创建一个 MyAriException 类:
主要的代码如下:
// MyAriException.java public class MyAriException extends ArithmeticException { //自定义异常类,该类继承自ArithmeticException public MyAriException() { } //实现默认的无参构造方法 public MyAriException(String msg) { super(msg); } //实现可以自定义输出信息的构造方法,将待输出信息作为参数传入即可 }
添加一个 ExceptionTest 类作为测试用,在该类的 main() 方法中,可以尝试使用 throw 抛出自定义的异常。
代码片段如下:
// ExceptionTest.java import java.util.Arrays; public class ExceptionTest { public static void main(String[] args) { int[] array = new int[5]; //声明一个长度为5的数组 Arrays.fill(array, 5); //将数组中的所有元素赋值为5 for (int i = 4; i > -1; i--) { //使用for循环逆序遍历整个数组,i每次递减 if (i == 0) { // 如果i除以了0,就使用带异常信息的构造方法抛出异常 throw new MyAriException("There is an exception occured."); } System.out.println("array[" + i + "] / " + i + " = " + array[i] / i); // 如果i没有除以0,就输出此结果 } } }
检查一下代码,编译并运行,期待中的自定义错误信息就展现在控制台中了:
array[4] / 4 = 1
array[3] / 3 = 1
array[2] / 2 = 2
array[1] / 1 = 5
Exception in thread "main" MyAriException: There is an exception occured.
at ExceptionTest.main(ExceptionTest.java:17)
七、异常堆栈
当异常抛出后,我们可以通过异常堆栈追踪程序的运行轨迹,以便我们更好的 DEBUG。
新建一个 ExceptionStackTrace.java:
public class ExceptionStackTrace { private static void method1() { method2(); } private static void method2() { throw new NullPointerException(); } public static void main(String[] args) { try { method1(); } catch (Exception e) { //打印堆栈轨迹 e.printStackTrace(); } } }
编译运行:
java.lang.NullPointerException
at ExceptionStackTrace.method2(ExceptionStackTrace.java:7)
at ExceptionStackTrace.method1(ExceptionStackTrace.java:3)
at ExceptionStackTrace.main(ExceptionStackTrace.java:11)
通过上面的异常堆栈轨迹,在对比我们方法的调用过程,可以得出异常信息中首先打印的是距离抛出异常最近的语句,接着是调用该方法的方法,一直到最开始被调用的方法。从下往上看,就可以得出程序运行的轨迹。
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