Java实验（5）：异常

红太狼 2023-03-12 07:28 30阅读 0赞

**目录**

Java异常

一、内容回顾

（一)Java异常的分类

（二）Java的异常处理

（三）自定义异常类

二、典型实例

三、实验设计

（一）实验一

（二）实验二

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# **Java****异常** #

## 一、内容回顾 ##

异常处理提供了一个统一的机制来识别和响应程序错误，一个有效的异常处理方法可以使得程序健壮并易于调试。在这一部分将介绍Java的异常机制，使用，以及如何定义自己的异常类。

### （一)Java异常的分类 ###

所有的Java异常都由Throwable继承下来，并在下一层产生两个分支：Error和Exception，如图1所示。

（1）Error类层次描述了Java运行时系统的内部错误和资源耗尽错误。应用程序不应该抛出这种类型的对象。如果出现这样的内部错误，能做的只有通知用户并尽力使程序安全终止。

（2）我们在设计Java程序的时候，重点关注Exception。Exception类层次结构又分解为两个分支，一个分支派生于RuntimeException，另一个包含其他异常。划分两个分支的规则是：由程序错误导致的异常属于RuntimeException（比如错误的类型转换，数组访问越界，访问空指针等）；曾经能够正确运行，由于某些情况导致的异常则不属于RuntimeException(比如文件损坏，网络连接中断等)。

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图10-1 Java异常类层次结构图

另外，Java语言规范将派生于Error类和RuntimeException类的所有异常称为“未检查异常”，其他的异常称为“已检查异常”。如果程序出现了“未检查异常”，那么程序员应该尽力去排除程序的错误，而不是去捕获这类异常。

### （二）Java的异常处理 ###

Java程序的执行过程中如出现异常，会自动生成一个异常类对象，该异常对象将被提交给Java运行时系统，这个过程称为抛出(throw)异常。当Java运行时系统接收到异常对象时，会寻找能处理这一异常的代码并把当前异常对象交给其处理，这一过程称为捕获(catch)异常。如果Java运行时系统找不到可以捕获异常的方法，则运行时系统将终止，相应的Java程序也将退出。

对于异常的处理，Java提供了两种方式

（1）在方法中用try-catch-finally语句捕获并处理异常。catch语句可以有多个，用来匹配多个异常。finally是可选语句，为异常处理提供一个统一的出口，使得在控制流转到程序的其它部分以前，能够对程序的状态作统一的管理，通常用来释放各种资源。不论在try代码块中是否发生了异常事件，finally块中的语句都会被执行。

try{
    
    ...... //可能产生异常的代码
    
    }catch( ExceptionName1 e ){
    
    ...... //当产生ExceptionName1型异常时的处置措施
    
    }catch( ExceptionName2 e ){
    
    ...... //当产生ExceptionName2型异常时的处置措施
    
    }  [ finally{
    
    ......  //无条件执行的语句
    
        }  ]

（2）声明抛出异常是Java中处理异常的第二种方式，即在方法的声明处通过throws语句抛出异常。如果一个方法中的语句执行时可能生成某种异常，但是并不能确定如何处理这种异常，则此方法应声明抛出异常，表明该方法将不对这些异常进行处理，而由该方法的调用者负责处理。

如果每个方法都是简单的抛出异常，那么在方法调用方法的多层嵌套调用中，Java虚拟机会从出现异常的方法代码块中往回找，直到找到处理该异常的代码块为止。然后将异常交给相应的catch语句处理。如果Java虚拟机追溯到方法调用栈最底部main()方法时，如果仍然没有找到处理异常的代码块，将首先调用异常的对象的printStackTrace()方法，打印方法调用栈的异常信息。如果出现异常的线程为主线程，则整个程序运行终止;如果非主线程，则终止该线程，其他线程继续运行。可以看出，越早处理异常消耗的资源和时间越小，产生影响的范围也越小。因此，尽量不要把自己能处理的异常也抛给调用者。

### （三）自定义异常类 ###

前面提到，Java异常类对象除在程序执行过程中出现异常时由系统自动生成并抛出。如果Java内置的异常类不能够满足需求，也可根据需要人工创建并抛出异常。

人工创建并抛出异常，首先要生成异常对象，然后通过throw语句实现抛出操作(提交给Java运行环境)。另外，可以抛出的异常对象必须是Throwable或其子类的实例。我们自己定义的异常类必须派生于Exception或者Exception的子类。

## 二、典型实例 ##

例1  本例实现的是求一个整数的阶乘，并对各种非正常情况捕获处理异常。

// ExceptionTest.java
    
    public class ExceptionTest{
    
       public static double multi(int n){
    
          if(n<0)
    
             throw new IllegalArgumentException("求负数阶乘异常");
    
          double s=1;
    
          for(int i=1;i<=n;i++)
    
             s=s*i;
    
          return s;
    
       }
    
      public static void main(String[] args){
    
          try{
    
             int m=Integer.parseInt(args[0]);
    
             System.out.println(m+"!="+multi(m));  
    
          }
    
          catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
    
             System.out.println("命令行中没提供参数！");
    
          }
    
          catch (NumberFormatException e){
    
             System.out.println("应输入一个整数！");
    
          }
    
          catch (IllegalArgumentException e){
    
             System.out.println("出现的异常是："+e.toString());
    
          }
    
          finally{
    
             System.out.println("程序运行结束！");
    
          }
    
        }
    
    }

程序执行结果如图2所示。

说明：

①本例的运行需要有参数，参数赋值给args\[0\]。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L01hcms3NzU4_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

图2 例1执行结果

例2  本例测试如何人工抛出异常。

// ThrowTest.java
    
    import java.util.Scanner;
    
    class MyException extends Exception {
    
           private int idnumber;
    
       public MyException(String message, int id) {
    
           super(message);
    
           this.idnumber = id;
    
       }
    
       public int getId() {
    
           return idnumber;
    
       }
    
    }
    
    public class ThrowTest{
    
         public void regist() throws MyException {
    
           Scanner sc = new Scanner(System.in);
    
           int num = sc.nextInt();
    
           if (num < 0) {
    
                 throw new MyException("人数为负值，不合理",num);
    
           }
    
           System.out.println("登记人数" + num);
    
         }
    
         public void manager() {
    
           try {
    
                  regist();
    
            } catch (MyException e) {
    
                  System.out.println("登记失败，出错种类"+e.getId());      
    
            }
    
           System.out.print("本次登记操作结束");
    
         }
    
         public static void main(String args[]){
    
           ThrowTest tt = new ThrowTest();
    
           tt.manager();
    
           }
    
    }

程序执行结果如图3所示。

说明：

①本例自定义了一个异常类MyException，如果输入的注册人数小于0，则人工抛出这个异常类的实例。

![2020051422452798.png][]

图3 例2执行结果

## 三、实验设计 ##

### （一）实验一 ###

（1）实验目的

让学生掌握体会try-catch-finally语句的用法。

（2）实验要求

创建一个ThrowException类，该类有一个result() 方法，在result()方法内部有两个多项式A=4x-4，B=2\*x\*x-4\*x\*y+y\*y，C=A/B，最后返回C的值。

要求：x和y的值作为该方法的形参，在计算C值以前，先判断A和B的值，当A或B等于零时抛出一个ArithmeticException异常，使用ArithmeticException捕获该异常，在创建ArithmeticException异常时须使用其带形参的构造函数，给形参赋值为“A 或 B =0”，使用getMessage()显示该字符串。当A、B都不等于零时抛出一个Exception异常，使用Exception捕获该异常，在创建Exception异常时也须使用其带形参的构造函数，给形参赋值为“program is ok!”,使用getMessage()显示该字符串。最后不管A、B是否等于零，都须显示”program is end”（注：使用finally）。

为这个类创建一个main()方法，生成两个20以内的整形随机数，调用result（）方法，将这两个随机数赋给x和y，显示最后结果。

（3）实验效果展示

执行后的结果如图4所示。

![20200514224548929.png][]

图4 实验一效果展示

**参考实验代码**

//ThrowException.java
    import java.util.Random;
    
    public class ThrowException{
    	static double A,B,C = 0;
    	static double result(int x,int y){
    		A = 4*x - 4;
    		B = 2*x*x - 4*x*y + y*y;
    		try{
    			if(A == 0||B == 0){
    				throw new ArithmeticException("A或B=0");
    			}
    			else{
    				throw new Exception("Program is OK!");
    			}
    		}
    		catch(ArithmeticException e){
    			System.out.println(e.getMessage());
    		}
    		catch(Exception e){
    			System.out.println(e.getMessage());
    			C = A/B;
    		}
    		finally{
    			System.out.println("A = "+A);
    			System.out.println("B = "+B);
    			System.out.println("C = "+C);
    			System.out.println("Program is end.");
    			return C;
    		}
    	}
    
    
    	public static void main(String[] args){
    		Random a = new Random();
    		int x = a.nextInt(20);
    		int y = a.nextInt(20);
    		System.out.println("x = "+x);
    		System.out.println("y = "+y);
    		result(x,y);
    	}
    }

**运行结果**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L01hcms3NzU4_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

### （二）实验二 ###

(1)实验目的

让学生掌握体验自定义异常类的用法。

(2)实验要求

自定义类Triangle，其中有成员 x,y,z,作为三边长，构造方法triangle (a,b,c)分别给x,y,z赋值, getArea（）方法用来求面积，showInfo（）方法用来显示三角形信息(三个边长)，这2个方法中当三条边不能构成一个三角形时要抛出自定义异常NotTriangleException，否则显示正确信息。在另外一个类中的主方法中构造一个Triangle对象(三边为命令行输入的三个浮点数)，显示三角形信息和面积，要求捕获异常。

(3)实验效果展示

运行结果为图5所示。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L01hcms3NzU4_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

图5实验二效果展示

(4)实验指导

①参照例2来定义NotTriangleException。

**参考实验代码**

//TriangleException.java
    import java.util.Scanner;
    
    class Triangle{
    	double x,y,z;
    	public Triangle(double x,double y,double z){
    		this.x = x;
    		this.y = y;
    		this.z = z;
    	}
    	public double getArea(){
    		double area = 0;
    		double p = (x+y+z)/2.0;
    		area = Math.sqrt(p*(p-x)*(p-y)*(p-z));
    		return area;
    	}
    	public void showInfo(){
    		try{
    			if(x+y>z&&x+z>y&&y+z>x){
    				System.out.println("边长分别为："+ String.format（"%.2f，%.2f，%.2f",x,y,z));//+x+"，"+y+"，"+z);
    			}
    			else{
    				throw new NoTriangleException("不能构成三角形！");
    			}
    		}
    		catch(NoTriangleException e){
    				System.out.println(e.getMessage());
    		}
    	}
    }
    
    class NoTriangleException extends Exception{
    	NoTriangleException(String s){
    		super(s);
    	}
    }
    
    public class TriangleException{
    	public static void main(String[] args){
    		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    		System.out.println("请输入三边长：");
    		double x = scanner.nextInt();
    		double y = scanner.nextInt();
    		double z = scanner.nextInt();
    		Triangle triangle = new Triangle(x,y,z);
    		double area = triangle.getArea();
    		if(x+y>z&&x+z>y&&y+z>x)
    			System.out.println("三角形面积是"+area);
    		triangle.showInfo();
    	}
    }

**运行结果**

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