Java 异常处理以及如何捕获和处理多个异常

短命女 2024-03-22 23:45 129阅读 0赞

### 捕捉和处理异常 ###

在Java中，我们使用异常处理程序组件try，catch和finally块来处理异常。

为了捕获和处理异常，我们将try...catch...finally代码块放置在可能产生异常的代码周围。finally块是可选的。

try...catch...finally的语法为：

try {
      // 代码
    } catch (ExceptionType e) { 
      // 捕获块
    } finally {
      //finally块
    }

### Java try ... catch块 ###

可能会生成异常的代码放在try块中。

每个try块后面应紧跟着catch 或 finally块。发生异常时，它会被catch紧随其后的块捕获。

catch块不能单独使用，必须紧随try块。

#### 示例1：try ... catch块 ####

class Main {
      public static void main(String[] args) {
    
        try {
          int divideByZero = 5 / 0;
          System.out.println("try块中的其余代码");
        } catch (ArithmeticException e) {
          System.out.println("ArithmeticException => " + e.getMessage());
        }
    
      }
    }

**输出结果**

ArithmeticException => / by zero

在这个实例中

>  *  我们在try块中将数字除以0。这产生一个ArithmeticException。
>  *  发生异常时，程序将跳过try块中的其余代码。
>  *  在这里，我们创建了一个catch块来处理ArithmeticException。因此，将catch执行块内的语句。

如果该try块中的所有语句均未生成异常，则跳过catch代码块。

### 多个捕获块 ###

对于每个try块，可以有零个或多个catch块。

每个catch块的参数类型指示可以处理的异常类型。多个catch块使我们能够以不同方式处理每个异常。

#### 示例2：多个捕获块 ####

class ListOfNumbers {
      public int[] arrayOfNumbers = new int[10];
    
      public void writeList() {
    
        try {
          arrayOfNumbers[10] = 11;
        } catch (NumberFormatException e1) {
          System.out.println("NumberFormatException => " + e1.getMessage());
        } catch (IndexOutOfBoundsException e2) {
          System.out.println("IndexOutOfBoundsException => " + e2.getMessage());
        }
    
      }
    }
    
    class Main {
      public static void main(String[] args) {
        ListOfNumbers list = new ListOfNumbers();
        list.writeList();
      }
    }

**输出结果**

IndexOutOfBoundsException => Index 10 out of bounds for length 10

在此示例中，我们声明了一个大小为10 的整数数组arrayOfNumbers。

我们知道数组索引总是从0开始。因此，当我们尝试为索引10分配一个值时，就会发生IndexOutOfBoundsException，因为数组arrayOfNumbers的边界是0到9。

当try块中发生异常时：

>  *  异常被抛出给第一个catch块。第一个catch块不处理IndexOutOfBoundsException异常，因此它被传递给下一个catch块。
>  *  上面示例中的第二个catch块是适当的异常处理程序，因为它处理IndexOutOfBoundsException。 因此，它被执行。

### Java Finally块 ###

对于每个try块，只能有一个finally块。

finally块是可选的。但是，如果已定义，它将始终执行（即使不会发生异常）。

如果发生异常，则在try...catch块之后执行。如果没有异常发生，则在try块之后执行。

finally块的基本语法为：

try {
      //code
    } catch (ExceptionType1 e1) { 
      // catch 块
    } catch (ExceptionType1 e2) {
     // catch 块
    } finally {
      //finally块一直执行
    }

#### 示例3：finally块示例 ####

class Main {
      public static void main(String[] args) {
        try {
          int divideByZero = 5 / 0;
        } catch (ArithmeticException e) {
          System.out.println("ArithmeticException => " + e.getMessage());
        } finally {
          System.out.println("Finally块总是执行");
        }
      }
    }

**输出结果**

>     ArithmeticException => / by zero
>     Finally块总是执行

在此示例中，我们将数字除以0。这引发了一个ArithmeticException被catch块捕获，finally块始终执行。

使用finally块被认为是一种很好的做法。这是因为它包含了重要的清理代码，例如

>  *  可能被return、continue或break语句意外跳过的代码
>  *  关闭文件或连接

我们已经提到，finally总是执行，通常是这样的。但是，在某些情况下，finally块不执行：

>  *  使用 System.exit()方法
>  *  finally块中发生异常
>  *  线程被终止

#### 示例4：try, catch 和finally示例 ####

让我们举一个实例，我们尝试使用FileWriter创建一个新文件，并使用PrintWriter写入数据。

import java.io.*;
    
    class ListOfNumbers {
      private int[] list = new int[10];
    
      public ListOfNumbers() {
        //在列表数组中存储整数值
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
          list[i] = i;
        } 	
      }
    
    }
    
      public void writeList() {
        PrintWriter out = null;
    
        try {
          System.out.println("进入try语句");
    
          //创建一个新文件OutputFile.txt
          out = new PrintWriter(new FileWriter("OutputFile.txt"));
    
          //将值从列表数组写入新创建的文件
          for (int i = 0; i < 10; i++) {
            out.println("Value at: " + i + " = " + list[i]);
          }
        } catch (IndexOutOfBoundsException e1) {
          System.out.println("IndexOutOfBoundsException => " + e1.getMessage());
        } catch (IOException e2) {
          System.out.println("IOException => " + e2.getMessage());
        } finally {
          //检查PrintWriter是否被打开
          if (out != null) {
            System.out.println("关闭PrintWriter");
            out.close();
          } else {
            System.out.println("PrintWriter无法打开");
          }
        }
    
      }
    }
    
    class Main {
      public static void main(String[] args) {
        ListOfNumbers list = new ListOfNumbers();
        list.writeList();
      }
    }

当您运行此程序时，可能会发生两种可能性：

1.  try块中发生异常
2.  try块正常执行

创建新的FileWriter时可能会发生异常。 如果无法创建或写入指定的文件，则抛出IOException。

当发生异常时，我们将获得以下输出。

进入try语句
    IOException => OutputFile.txt
    PrintWriter无法打开

当未发生异常且该try块正常执行时，我们将获得以下输出。

进入try语句
    关闭PrintWriter

将创建一个OutputFile.txt，并包含以下内容

>     Value at: 0 = 0
>     Value at: 1 = 1
>     Value at: 2 = 2
>     Value at: 3 = 3
>     Value at: 4 = 4
>     Value at: 5 = 5
>     Value at: 6 = 6
>     Value at: 7 = 7
>     Value at: 8 = 8
>     Value at: 9 = 9

#### try ... catch...finally 详细流程 ####

让我们尝试在上述示例的帮助下详细了解异常处理的流程。

![try ... catch...finally 详细流程][try ... catch...finally]![3e943b26465348b5bece8abb848f2586.png][]

上图描述了在创建新FileWriter时发生异常时的程序执行流程。

>  *  为了找到发生异常的方法，主方法调用writeList()方法，该方法随后调用FileWriter()方法来创建一个新的OutputFile.txt文件。
>  *  发生异常时，运行时系统将跳过try块中的其余代码。
>  *  它开始以相反的顺序搜索调用堆栈，以找到合适的异常处理程序。
>  *  这里，FileWriter没有异常处理程序，因此运行时系统检查调用堆栈中的下一个方法，即writeList。
>  *  writeList方法有两个异常处理程序：一个处理IndexOutOfBoundsException，另一个处理IOException。
>  *  然后，系统依次处理这些处理程序。
>  *  此示例中的第一个处理程序处理IndexOutOfBoundsException。 这与try块引发的IOException不匹配。
>  *  因此，检查下一个处理程序是哪个IOException处理程序。如与引发的异常类型匹配，因此将执行对应catch块中的代码。
>  *  执行异常处理程序后，将执行finally块。
>  *  在此场景中，由于FileWriter中发生了异常，所以PrintWriter对象out从未打开，因此不需要关闭。

现在，让我们假设在运行该程序时没有发生异常，并且try块正常执行。 在这种情况下，将创建并写入一个OutputFile.txt。

众所周知，finally块的执行与异常处理无关。由于没有异常发生，因此PrintWriter打开了并且需要关闭。这是通过finally块中的out.close()语句完成的。

## 捕获和处理多个异常 ##

在Java 7之前，即使存在代码冗余，我们也必须针对不同类型的异常编写多个异常处理代码。

#### 示例1：多个捕获块 ####

class Main {
      public static void main(String[] args) {
        try {
          int array[] = new int[10];
          array[10] = 30 / 0;
        } catch (ArithmeticException e) {
          System.out.println(e.getMessage());
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
          System.out.println(e.getMessage());
        } 
      }
    }

**输出结果**

/ by zero

在此的示例可能会发生两个异常：

>  *  ArithmeticException - 因为我们试图将数字除以0。
>  *  ArrayIndexOutOfBoundsException - 因为我们已经声明了一个新的整数数组，数组边界为0到9，并且我们试图为索引10分配一个值。

我们在两个catch块中都打印出异常消息，即重复代码。

赋值运算符（=）的关联性是从右到左，因此首先将ArithmeticException与消息 / by zero起抛出。

### 在catch块中处理多个异常 ###

现在可以在单个catch块中捕获多种类型的异常。

可以由catch块处理的每种异常类型都使用竖线（|）分隔。

其语法为：

try {
      // code
    } catch (ExceptionType1 | Exceptiontype2 ex) { 
      // catch block
    }

#### 示例2：单个catch块中捕获多个异常 ####

class Main {
      public static void main(String[] args) {
        try {
          int array[] = new int[10];
          array[10] = 30 / 0;
        } catch (ArithmeticException | ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
          System.out.println(e.getMessage());
        }
      }
    }

**输出结果**

/ by zero

在单个catch块中捕获多个异常，可以减少代码重复并提高效率。

编译该程序时生成的字节码将比具有多个catch块的程序小，因为没有代码冗余。

**注意：**如果一个catch块处理多个异常，则catch参数为隐式final。这意味着我们不能分配任何值来捕获参数。

### 捕获基本异常 ###

当在单个catch块中捕获多个异常时，该规则将泛化为专门化规则。

这意味着，如果catch块中存在异常的层次结构，我们只能捕获基本异常，而不能捕获多个专门的异常。

让我们举个实例。

#### 示例3：仅捕获基本异常类 ####

class Main {
      public static void main(String[] args) {
        try {
          int array[] = new int[10];
          array[10] = 30 / 0;
        } catch (Exception e) {
          System.out.println(e.getMessage());
        }
      }
    }

**输出结果**

/ by zero

我们知道所有异常类都是Exception类的子类。因此，我们不必捕获多个专门的异常，而只需捕获Exception类。

如果已经在catch块中指定了基本异常类，则不要在同catch一块中使用子异常类。否则，我们会得到一个编译错误。

让我们举个实例。

#### 示例4：捕获基类和子异常类 ####

class Main {
      public static void main(String[] args) {
        try {
          int array[] = new int[10];
          array[10] = 30 / 0;
        } catch (Exception | ArithmeticException | ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
          System.out.println(e.getMessage());
        }
      }
    }

**输出结果**

Main.java:6: error: Alternatives in a multi-catch statement cannot be related by subclassing

在此示例中，ArithmeticException和ArrayIndexOutOfBoundsException都是Exception类的子类。 因此，我们抛出一个编译错误。

[try ... catch...finally]: https://www.nhooo.com/run/images/CompleteExampleUsingTryCatchFinally.png
[3e943b26465348b5bece8abb848f2586.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/441ebc030a72412cbc4fba8b0bb6d9d2.png