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Java異常處理的天花闆

前言

程序運行時,發生的不被期望的事件,它阻止了程序按照程序員的預期正常執行,這就是異常。異常發生時,是任程序自生自滅,立刻退出終止。在Java中即,Java在編譯或運行或者運行過程中出現的錯誤。

異常在我們編程中很重,在适當的位置,合理的處理或者抛出異常,對程序來說至關重要。 轉:異常處理是程序設計中一個非常重要的方面,也是程序設計的一大難點,從C開始,你也許已經知道如何用if...else...來控制異常了,也許是自發的,然而這種控制異常痛苦,同一個異常或者錯誤如果多個地方出現,那麼你每個地方都要做相同處理,感覺相當的麻煩!

Java語言在設計的當初就考慮到這些問題,提出異常處理的框架的方案,所有的異常都可以用一個類型來表示,不同類型的異常對應不同的子類異常(這裡的異常包括錯誤概念),定義異常處理的規範,在1.4版本以後增加了異常鍊機制,從而便于跟蹤異常!這是Java語言設計者的高明之處,也是Java語言中的一個難點,下面是我對Java異常知識的一個總結,也算是資源回收一下。

一、Java異常的基礎知識

異常是程序中的一些錯誤,但并不是所有的錯誤都是異常,并且錯誤有時候是可以避免的。比如說,你的代碼少了一個分号,那麼運行出來結果是提示是錯誤java.lang.Error;如果你用System.out.println(11/0),那麼你是因為你用0做了除數,會抛出java.lang.ArithmeticException的異常。有些異常需要做處理,有些則不需要捕獲處理,後面會詳細講到。天有不測風雲,人有旦夕禍福,Java的程序代碼也如此。在編程過程中,首先應當盡可能去避免錯誤和異常發生,對于不可避免、不可預測的情況則在考慮異常發生時如何處理。

Java中的異常用對象來表示。Java對異常的處理是按異常分類處理的,不同異常有不同的分類,每種異常都對應一個類型(class),每個異常都對應一個異常(類的)對象。

異常類從哪裡來?有兩個來源,一是Java語言本身定義的一些基本異常類型,二是用戶通過繼承Exception類或者其子類自己定義的異常。Exception 類及其子類是 Throwable 的一種形式,它指出了合理的應用程序想要捕獲的條件。 異常的對象從哪裡來呢?有兩個來源,一是Java運行時環境自動抛出系統生成的異常,而不管你是否願意捕獲和處理,它總要被抛出!比如除數為0的異常。二是程序員自己抛出的異常,這個異常可以是程序員自己定義的,也可以是Java語言中定義的,用throw 關鍵字抛出異常,這種異常常用來向調用者彙報異常的一些信息。異常是針對方法來說的,抛出、聲明抛出、捕獲和處理異常都是在方法中進行的。

Java異常處理通過5個關鍵字try、catch、throw、throws、finally進行管理。基本過程是用try語句塊包住要監視的語句,如果在try語句塊内出現異常,則異常會被抛出,你的代碼在catch語句塊中可以捕獲到這個異常并做處理;還有一部分系統生成的異常在Java運行時自動抛出。你也可以通過throws關鍵字在方法上聲明該方法要抛出異常,然後在方法内部通過throw抛出異常對象。finally語句塊會在方法執行return之前執行,一般結構如下:

try{

程序代碼

}catch(異常類型1異常的變量名1){

程序代碼

}catch(異常類型2異常的變量名2){

程序代碼

}finally{

程序代碼

}

catch語句可以有多個,用來匹配多個異常,匹配上多個中一個後,執行catch語句塊時候僅僅執行匹配上的異常。catch的類型是Java語言中定義的或者程序員自己定義的,表示代碼抛出異常的類型,異常的變量名表示抛出異常的對象的引用,如果catch捕獲并匹配上了該異常,那麼就可以直接用這個異常變量名,此時該異常變量名指向所匹配的異常,并且在catch代碼塊中可以直接引用。這一點非常非常的特殊和重要!

Java異常處理的目的是提高程序的健壯性,你可以在catch和finally代碼塊中給程序一個修正機會,使得程序不因異常而終止或者流程發生以外的改變。同時,通過獲取Java異常信息,也為程序的開發維護提供了方便,一般通過異常信息就很快就能找到出現異常的問題(代碼)所在。Java異常處理是Java語言的一大特色,也是個難點,掌握異常處理可以讓寫的代碼更健壯和易于維護。

二、Java異常類層次

java.lang.Object

java.lang.Throwable

java.lang.Exception

java.lang.RuntimeException

java.lang.Error

java.lang.ThreadDeath

下面四個類的介紹來自java api 文檔。

1、Throwable : Throwable 類是 Java 語言中所有錯誤或異常的超類。隻有當對象是此類(或其子類之一)的實例時,才能通過 Java 虛拟機或者 Java throw 語句抛出。類似地,隻有此類或其子類之一才可以是 catch 子句中的參數類型。 兩個子類的實例,Error 和 Exception,通常用于指示發生了異常情況。通常,這些實例是在異常情況的上下文中新近創建的,因此包含了相關的信息(比如堆棧跟蹤數據)。

2、Exception : Exception 類及其子類是 Throwable 的一種形式,它指出了合理的應用程序想要捕獲的條件,表示程序本身可以處理的異常。

3、Error : Error 是 Throwable 的子類,表示僅靠程序本身無法恢複的嚴重錯誤,用于指示合理的應用程序不應該試圖捕獲的嚴重問題。在執行該方法期間,無需在方法中通過throws聲明可能抛出但沒有捕獲的 Error 的任何子類,因為Java編譯器不去檢查它,也就是說,當程序中可能出現這類異常時,即使沒有用try...catch語句捕獲它,也沒有用throws字句聲明抛出它,還是會編譯通過。

4、RuntimeException : RuntimeException 是那些可能在 Java 虛拟機正常運行期間抛出的異常的超類。Java編譯器不去檢查它,也就是說,當程序中可能出現這類異常時,即使沒有用try...catch語句捕獲它,也沒有用throws字句聲明抛出它,還是會編譯通過,這種異常可以通過改進代碼實現來避免。

5、ThreadDeath : 調用 Thread 類中帶有零參數的 stop 方法時,受害線程将抛出一個 ThreadDeath 實例。僅當應用程序在被異步終止後必須清除時才應該捕獲這個類的實例。如果 ThreadDeath 被一個方法捕獲,那麼将它重新抛出非常重要,因為這樣才能讓該線程真正終止。 如果沒有捕獲 ThreadDeath,則頂級錯誤處理程序不會輸出消息。雖然 ThreadDeath 類是“正常出現”的,但它隻能是 Error 的子類而不是 Exception 的子類,因為許多應用程序捕獲所有出現的 Exception,然後又将其放棄。

以上是對有關異常API的一個簡單介紹,用法都很簡單,關鍵在于理解異常處理的原理,具體用法參看Java API文檔。

三、Java異常處理機制

對于可能出現異常的代碼,有兩種處理辦法:

第一、在方法中用try...catch語句捕獲并處理異常,catach語句可以有多個,用來匹配多個異常。例如:

publicvoidp(intx){

try{

...

}catch(Exceptione){

...

}finally{

...

}

}

第二、對于處理不了的異常或者要轉型的異常,在方法的聲明處通過throws語句抛出異常。例如:

publicvoidtest1()throwsMyException{

...

if(....){

thrownewMyException();

}

}

如果每個方法都是簡單的抛出異常,那麼在方法調用方法的多層嵌套調用中,Java虛拟機會從出現異常的方法代碼塊中往回找,直到找到處理該異常的代碼塊為止。然後将異常交給相應的catch語句處理。如果Java虛拟機追溯到方法調用棧最底部main()方法時,如果仍然沒有找到處理異常的代碼塊,将按照下面的步驟處理:

第一、調用異常的對象的printStackTrace()方法,打印方法調用棧的異常信息。

第二、如果出現異常的線程為主線程,則整個程序運行終止;如果非主線程,則終止該線程,其他線程繼續運行。

通過分析思考可以看出,越早處理異常消耗的資源和時間越小,産生影響的範圍也越小。因此,不要把自己能處理的異常也抛給調用者。還有一點,不可忽視:finally語句在任何情況下都必須執行的代碼,這樣可以保證一些在任何情況下都必須執行代碼的可靠性。比如,在數據庫查詢異常的時候,應該釋放JDBC連接等等。finally語句先于return語句執行,而不論其先後位置,也不管是否try塊出現異常。finally語句唯一不被執行的情況是方法執行了System.exit()方法。System.exit()的作用是終止當前正在運行的 Java 虛拟機。finally語句塊中不能通過給變量賦新值來改變return的返回值,也建議不要在finally塊中使用return語句,沒有意義還容易導緻錯誤。

最後還應該注意一下異常處理的語法規則:

第一、try語句不能單獨存在,可以和catch、finally組成 try...catch...finally、try...catch、try...finally三種結構,catch語句可以有一個或多個,finally語句最多一個,try、catch、finally這三個關鍵字均不能單獨使用。

第二、try、catch、finally三個代碼塊中變量的作用域分别獨立而不能相互訪問。如果要在三個塊中都可以訪問,則需要将變量定義到這些塊的外面。

第三、多個catch塊時候,Java虛拟機會匹配其中一個異常類或其子類,就執行這個catch塊,而不會再執行别的catch塊。

第四、throw語句後不允許有緊跟其他語句,因為這些沒有機會執行。

第五、如果一個方法調用了另外一個聲明抛出異常的方法,那麼這個方法要麼處理異常,要麼聲明抛出。

那怎麼判斷一個方法可能會出現異常呢?一般來說,方法聲明的時候用了throws語句,方法中有throw語句,方法調用的方法聲明有throws關鍵字。

throw和throws關鍵字的區别

throw用來抛出一個異常,在方法體内。語法格式為:throw 異常對象。

throws用來聲明方法可能會抛出什麼異常,在方法名後,語法格式為:throws 異常類型1,異常類型2...異常類型n。

四、如何定義和使用異常類

1、使用已有的異常類,假如為IOException、SQLException。

try{

程序代碼

}catch(IOExceptionioe){

程序代碼

}catch(SQLExceptionsqle){

程序代碼

}finally{

程序代碼

}

2、自定義異常類

創建Exception或者RuntimeException的子類即可得到一個自定義的異常類。例如:

publicclassMyExceptionextendsException{

publicMyException(){}

publicMyException(Stringsmg){

super(smg);

}

}

3、使用自定義的異常

用throws聲明方法可能抛出自定義的異常,并用throw語句在适當的地方抛出自定義的異常。例如:在某種條件抛出異常

publicvoidtest1()throwsMyException{

...

if(....){

thrownewMyException();

}

}

将異常轉型(也叫轉譯),使得異常更易讀易于理解

publicvoidtest2()throwsMyException{

...

try{

...

}catch(SQLExceptione){

...

thrownewMyException();

}

}

還有一個代碼,很有意思:

publicvoidtest2()throwsMyException{

...

try{

...

}catch(MyExceptione){

throwe;

}

}

這段代碼實際上捕獲了異常,然後又和盤托出,沒有一點意義,如果這樣還有什麼好處理的,不處理就行了,直接在方法前用throws聲明抛出不就得了。異常的捕獲就要做一些有意義的處理。

五、運行時異常和受檢查異常

Exception類可以分為兩種:運行時異常和受檢查異常。

1、運行時異常

RuntimeException類及其子類都被稱為運行時異常,這種異常的特點是Java編譯器不去檢查它,也就是說,當程序中可能出現這類異常時,即使沒有用try...catch語句捕獲它,也沒有用throws字句聲明抛出它,還是會編譯通過。例如,當除數為零時,就會抛出java.lang.ArithmeticException異常。

2、受檢查異常

除了RuntimeException類及其子類外,其他的Exception類及其子類都屬于受檢查異常,這種異常的特點是要麼用try...catch捕獲處理,要麼用throws語句聲明抛出,否則編譯不會通過。

3、兩者的區别

運行時異常表示無法讓程序恢複運行的異常,導緻這種異常的原因通常是由于執行了錯誤的操作。一旦出現錯誤,建議讓程序終止。

受檢查異常表示程序可以處理的異常。如果抛出異常的方法本身不處理或者不能處理它,那麼方法的調用者就必須去處理該異常,否則調用會出錯,連編譯也無法通過。

當然,這兩種異常都是可以通過程序來捕獲并處理的,比如除數為零的運行時異常:

publicclassHelloWorld{

publicstaticvoidmain(String[]args){

System.out.println("HelloWorld!!!");

try{

System.out.println(1/0);

}catch(ArithmeticExceptione){

System.out.println("除數為0!");

}

System.out.println("除數為零後程序沒有終止啊,呵呵!!!");

}

}

運行結果:

Hello World!!!

除數為0!

除數為零後程序沒有終止啊,呵呵!!!4、運行時錯誤

4、Error類及其子類表示運行時錯誤,通常是由Java虛拟機抛出的,JDK中與定義了一些錯誤類,比如VirtualMachineError 和OutOfMemoryError,程序本身無法修複這些錯誤.一般不去擴展Error類來創建用戶自定義的錯誤類。而RuntimeException類表示程序代碼中的錯誤,是可擴展的,用戶可以創建特定運行時異常類。

Error(運行時錯誤)和運行時異常的相同之處是:Java編譯器都不去檢查它們,當程序運行時出現它們,都會終止運行。

5、最佳解決方案

對于運行時異常,我們不要用try...catch來捕獲處理,而是在程序開發調試階段,盡量去避免這種異常,一旦發現該異常,正确的做法就會改進程序設計的代碼和實現方式,修改程序中的錯誤,從而避免這種異常。捕獲并處理運行時異常是好的解決辦法,因為可以通過改進代碼實現來避免該種異常的發生。

對于受檢查異常,沒說的,老老實實去按照異常處理的方法去處理,要麼用try...catch捕獲并解決,要麼用throws抛出!

對于Error(運行時錯誤),不需要在程序中做任何處理,出現問題後,應該在程序在外的地方找問題,然後解決。

六、異常轉型和異常鍊

異常轉型在上面已經提到過了,實際上就是捕獲到異常後,将異常以新的類型的異常再抛出,這樣做一般為了異常的信息更直觀!比如:

publicvoidrun()throwsMyException{

...

try{

...

}catch(IOExceptione){

...

thrownewMyException();

}finally{

...

}

}

異常鍊,在JDK1.4以後版本中,Throwable類支持異常鍊機制。Throwable 包含了其線程創建時線程執行堆棧的快照。它還包含了給出有關錯誤更多信息的消息字符串。最後,它還可以包含 cause(原因)的另一個導緻此 throwable 抛出的 throwable。它也稱為異常鍊 設施,因為 cause 自身也會有 cause,依此類推,就形成了異常鍊,每個異常都是由另一個異常引起的。通俗的說,異常鍊就是把原始的異常包裝為新的異常類,并在新的異常類中封裝了原始異常類,這樣做的目的在于找到異常的根本原因。

通過Throwable的兩個構造方法可以創建自定義的包含異常原因的異常類型:

Throwable(String message, Throwable cause) 構造一個帶指定詳細消息和 cause 的新 throwable。

Throwable(Throwable cause) 構造一個帶指定 cause 和 (cause==null ? null :cause.toString())(它通常包含類和 cause 的詳細消息)的詳細消息的新 throwable。

getCause() 返回此 throwable 的 cause;如果 cause 不存在或未知,則返回 null。

initCause(Throwable cause) 将此 throwable 的 cause 初始化為指定值。

在Throwable的子類Exception中,也有類似的指定異常原因的構造方法:

Exception(String message, Throwable cause) 構造帶指定詳細消息和原因的新異常。

Exception(Throwable cause) 根據指定的原因和 (cause==null ? null : cause.toString()) 的詳細消息構造新異常(它通常包含 cause 的類和詳細消息)。

因此,可以通過擴展Exception類來構造帶有異常原因的新的異常類。

七、Java異常處理的原則和技巧

1、避免過大的try塊,不要把不會出現異常的代碼放到try塊裡面,盡量保持一個try塊對應一個或多個異常。

2、細化異常的類型,不要不管什麼類型的異常都寫成Excetpion。

3、catch塊盡量保持一個塊捕獲一類異常,不要忽略捕獲的異常,捕獲到後要麼處理,要麼轉譯,要麼重新抛出新類型的異常。

4、不要把自己能處理的異常抛給别人。

5、不要用try...catch參與控制程序流程,異常控制的根本目的是處理程序的非正常情況。

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