Java异常处理机制深入理解

目录

• 1.初识异常
• 2.异常的基本用法
• 异常处理流程
• 3.为什么要使用异常？
• 异常应只用于异常的情况
• 4. 异常的种类
• 4.1 受查异常
• 解决方案：
• 4.2非受查异常
• 5.如何使用异常
• 避免不必要的使用受查异常
• 6.自定义异常

1.初识异常

我们在写代码的时候都或多或少碰到了大大小小的异常，例如：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1,2,3};
        System.out.println(arr[5]);
    }
}

当我们数组越界时，编译器会给我们报数组越界，并提示哪行出了错。

再比如：

class Test{
    int num = 10;
    public static void main(String[] args) {
        Test test = null;
        System.out.println(test.num);
    }
}

当我们尝试用使用空对象时，编译器也会报空指针异常：

那么究竟什么是异常?

所谓异常指的就是程序在 运行时 出现错误时通知调用者的一种机制 .

关键字 "运行时" ,有些错误是这样的, 例如将 System.out.println 拼写错了, 写成了

system.out.println. 此时编译过程中就会出 错, 这是 "编译期" 出错.

而运行时指的是程序已经编译通过得到 class 文件了 , 再由 JVM 执行过程中出现的错误 .

2.异常的基本用法

Java异常处理依赖于5个关键字：try、catch、finally、throws、throw。下面来逐一介绍下。

①try：try块中主要放置可能会产生异常的代码块。如果执行try块里的业务逻辑代码时出现异

常，系统会自动生成一个异常对象，该异常对象被提交给运行环境，这个过程被称为抛出

（throw）异常。Java环境收到异常对象时，会寻找合适的catch块（在本方法或是调用方

法）。

②catch: catch 代码块中放的是出现异常后的处理行为，也可以写此异常出错的原因或者打

印栈上的错误信息。但catch语句不能为空，因为一旦将catch语句写为空，就代表忽略了此

异常。如：

空的catch块会使异常达不到应有的目的，即强迫你处理异常的情况。忽略异常就如同忽略

火警信号一样——若把火警信号关掉了，当真正的火灾发生时，就没有人能看到火警信号

了。或许你会侥幸逃过一劫，或许结果将是灾难性的。每当见到空的catch块时，我们都应该

警钟长鸣。

当然也有一种情况可以忽略异常，即关闭fileinputstream（读写本地文件）的时候。因为你还

没有改变文件的状态，因此不必执行任何恢复动作，并且已经从文件中读取到所需要的信

息，因此不必终止正在进行的操作。

③finally：finally 代码块中的代码用于处理善后工作, 会在最后执行，也一定会被执行。当遇

到try或catch中return或throw之类可以终止当前方法的代码时，jvm会先去执行finally中的语

句，当finally中的语句执行完毕后才会返回来执行try/catch中的return，throw语句。如果

finally中有return或throw，那么将执行这些语句，不会在执行try/catch中的return或throw语

句。finally块中一般写的是关闭资源之类的代码。但是我们一般不在finally语句中加入return

语句，因为他会覆盖掉try中执行的return语句。例如：

finally将最后try执行的return 10覆盖了，最后结果返回了20.

④throws：在方法的签名中，用于抛出此方法中的异常给调用者，调用者可以选择捕获或者

抛出，如果所有方法（包括main）都选择抛出（或者没有合适的处理异常的方式，即异常类

型不匹配）那么最终将会抛给JVM，就会像我们之前没使用try、catch语句一样。JVM打印出

栈轨迹（异常链）。

⑤throw：用于抛出一个具体的异常对象。常用于自定义异常类中。

ps：

关于 "调用栈"，方法之间是存在相互调用关系的, 这种调用关系我们可以用 "调用栈" 来描述.

在 JVM 中有一块内存空间称为 "虚拟机栈" 专门存储方法之间的调用关系. 当代码中出现异常

的时候, 我们就可以使用 e.printStackTrace() 的方式查看出现异常代码的调用栈，一般写在catch语句中。

异常处理流程

• 程序先执行 try 中的代码
• 如果 try 中的代码出现异常, 就会结束 try 中的代码, 看和 catch 中的异常类型是否匹配.
• 如果找到匹配的异常类型, 就会执行 catch 中的代码
• 如果没有找到匹配的异常类型, 就会将异常向上传递到上层调用者.
• 无论是否找到匹配的异常类型, finally 中的代码都会被执行到(在该方法结束之前执行).
• 如果上层调用者也没有处理的了异常, 就继续向上传递.
• 一直到 main 方法也没有合适的代码处理异常, 就会交给 JVM 来进行处理, 此时程序就会异常终止.

3.为什么要使用异常？

存在即合理，举个例子

             //不使用异常
        int[] arr = {1, 2, 3};

        System.out.println("before");

        System.out.println(arr[100]);

        System.out.println("after");

当我们不使用异常时，发现出现异常程序直接崩溃，后面的after也没有打印。

               //使用异常
        int[] arr = {1, 2, 3};

        try {

            System.out.println("before");

            System.out.println(arr[100]);

            System.out.println("after");

        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            //	打印出现异常的调用栈

            e.printStackTrace();

        }

        System.out.println("after try catch");

当我们使用了异常，虽然after也没有执行，但程序并没有直接崩溃，后面的sout语句还是执行了

这不就是异常的作用所在吗？

再举个例子，当玩王者荣耀时，突然断网，他不会让你直接程序崩溃吧，而是给你断线重连的机会吧：

我们再用伪代码演示一把王者荣耀的对局过程：

不使用异常处理
boolean ret = false;

ret = 登陆游戏();

if (!ret) {

处理登陆游戏错误;

return;

}

ret = 开始匹配();

if (!ret) {

处理匹配错误;

return;

}
ret = 游戏确认();

if (!ret) {

处理游戏确认错误;

return;

}
ret = 选择英雄();

if (!ret) {

处理选择英雄错误;

return;

}

ret = 载入游戏画面();

if (!ret) {

处理载入游戏错误;

return;

}

......

使用异常处理
try {

登陆游戏();

开始匹配();

游戏确认();

选择英雄();

载入游戏画面();

...

} catch (登陆游戏异常) {

处理登陆游戏异常;

} catch (开始匹配异常) {

处理开始匹配异常;

} catch (游戏确认异常) {

处理游戏确认异常;

} catch (选择英雄异常) {

处理选择英雄异常;

} catch (载入游戏画面异常) {

处理载入游戏画面异常;

}
......

我们能明显的看到不使用异常时，正确流程和错误处理代码混在一起，不易于分辨，而用了

异常后，能更易于理解代码。

当然使用异常的好处还远不止于此，我们可以在try、catch语句中加入信息提醒功能，比如你

开发了一个软件，当那个软件出现异常时，发个信息提醒你及时去修复。博主就做了一个小

小的qq邮箱信息提醒功能，源码在码云，有兴趣的可以去看看呀！需要配置qq邮箱pop3服

务，友友们可以去查查怎么开启呀，我们主旨不是这个所以不教怎么开启了。演示一下：

别群发消息哦，不然可能会被封号？？？

异常应只用于异常的情况

try{
   int i = 0;
   while(true)
       System.out.println(a[i++]);
}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
 }

这段代码有什么用？看起来根本不明显，这正是它没有真正被使用的原因。事实证明，作为

一个要对数组元素进行遍历的实现方式，它的构想是非常拙劣的。当这个循环企图访问数组

边界之外的第一个数组元素时，用抛出（throw）、捕获（catch）、

忽略（ArrayIndexOutOfBoundsException）的手段来达到终止无限循环的目的。假定它与数

组循环是等价的，对于任何一个Java程序员来讲，下面的标准模式一看就会明白：

for(int m : a)
   System.out.println(m);

为什么优先异常的模式,而不是用行之有效标准模式呢？

可能是被误导了，企图利用异常机制提高性能，因为jvm每次访问数组都需要判断下标是否越

界，他们认为循环终止被隐藏了，但是在foreach循环中仍然可见，这无疑是多余的,应该避

免。

上面想法有三个错误:

1.异常机制设计的初衷是用来处理不正常的情况,所以JVM很少对它们进行优化。

2.代码放在try…catch中反而阻止jvm本身要执行的某些特定优化。

3.对数组进行遍历的标准模式并不会导致冗余的检查。

这个例子的教训很简单：顾名思义，异常应只用于异常的情况下，它们永远不应该用于正常

的控制流。

总结：异常是为了在异常情况下使用而设计的，不要用于一般的控制语句。

4. 异常的种类

在Java中提供了三种可抛出结构：受查异常（checked exception）、运行时异常（run-time exception）和错误（error）。

（补充）

4.1 受查异常

什么是受查异常？只要不是派生于error或runtime的异常类都是受查异常。举个例子：

我们自定义两个异常类和一个接口，以及一个测试类

interface IUser {
    void changePwd() throws SafeException,RejectException;
}

class SafeException extends Exception {//因为继承的是execption，所以是受查异常类

    public SafeException() {

    }

    public SafeException(String message) {
        super(message);
    }

}

class RejectException extends Exception {//因为继承的是execption，所以是受查异常类

    public RejectException() {

    }
    public RejectException(String message) {
        super(message);
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        IUser user = null;
        user.changePwd();
    }
}

我们发现test测试类中user使用方法报错了，因为java认为checked异常都是可以再编译阶

段被处理的异常，所以它强制程序处理所有的checked异常，java程序必须显式处checked

异常，如果程序没有处理，则在编译时会发生错误，无法通过编译。

解决方案：

①try、catch包裹

 IUser user = null;
        try {
            user.changePwd();
        }catch (SafeException e){
            e.printStackTrace();
        }
        catch (RejectException e){
            e.printStackTrace();
        }

②抛出异常，将处理动作交给上级调用者，调用者在调用这个方法时还是要写一遍try、catch

包裹语句的，所以这个其实是相当于声明，让调用者知道这个函数需要抛出异常

public static void main(String[] args) throws SafeException, RejectException {
        IUser user = null;
        user.changePwd();
    }

4.2非受查异常

派生于error或runtime类的所有异常类就是非受查异常。

可以这么说，我们现在写程序遇到的异常大部分都是非受查异常，程序直接崩溃，后面的也

不执行。

像空指针异常、数组越界异常、算术异常等，都是非受查异常。由编译器运行时给你检查出

来的，所以也叫作运行时异常。

5.如何使用异常

避免不必要的使用受查异常

如果不能阻止异常条件的产生，并且一旦产生异常，程序员可以立即采取有用的动作，这种

受查异常才是可取的。否则，更适合用非受查异常。这种例子就是

CloneNotSuppportedException（受查异常）。它是被Object.clone抛出来的，Object.clone

只有在实现了Cloneable的对象上才可以被调用。

被一个方法单独抛出的受查异常，会给程序员带来非常高的额外负担，如果这个方法还有其

他的受查异常，那么它被调用是一定已经出现在一个try块中，所以这个异常只需要另外一个

catch块。但当只抛出一个受查异常时，仅仅一个异常就会导致该方法不得不处于try块中，也

就导致了使用这个方法的类都不得不使用try、catch语句，使代码可读性也变低了。

受查异常使接口声明脆弱，比如一开始一个接口只有一个声明异常

interfaceUser{
    //修改用户名，抛出安全异常
    publicvoid changePassword() throws MySecurityExcepiton;
} 

但随着系统开发，实现接口的类越来越多，突然发现changePassword还需要抛出另一个异

常，那么实现这个接口的所有类也都要追加对这个新异常的处理，这个工程量就很大了。

总结：如果不是非用不可，尽量使用非受查异常，或将受查异常转为非受查异常。

6.自定义异常

我们用自定义异常来实现一个登录报错的小应用

class NameException extends RuntimeException{//用户名错误异常
    public NameException(String message){
        super(message);
    }
}
class PasswordException extends RuntimeException{//密码错误异常
    public PasswordException(String message){
        super(message);
    }
}

test类来测试运行

public class Test {
    private static final String name = "bit";
    private static final String password ="123";

    public static void Login(String name,String password) throws NameException,PasswordException{
        try{
            if(!Test.name.equals(name)){
                throw new NameException("用户名错误！");
            }
        }catch (NameException e){
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            if(!Test.password.equals(password)){
                throw new PasswordException("密码错误");
            }
        }catch (PasswordException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String name = scanner.nextLine();
        String password = scanner.nextLine();
        Login(name,password);
    }
}

关于异常就到此为止了，怎么感觉还有点意犹未尽呢？

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