【Java】异常处理之 Java的异常

旧城等待， 2024-03-23 19:22 110阅读 0赞

## Java的异常 ##

在计算机程序运行的过程中，总是会出现各种各样的错误。

有一些错误是用户造成的，比如，希望用户输入一个`int`类型的年龄，但是用户的输入是`abc`：

// 假设用户输入了abc：
    String s = "abc";
    int n = Integer.parseInt(s); // NumberFormatException!

程序想要读写某个文件的内容，但是用户已经把它删除了：

// 用户删除了该文件：
    String t = readFile("C:\\abc.txt"); // FileNotFoundException!

还有一些错误是随机出现，并且永远不可能避免的。比如：

网络突然断了，连接不到远程服务器；  
内存耗尽，程序崩溃了；  
用户点“打印”，但根本没有打印机；  
……  
所以，一个健壮的程序必须处理各种各样的错误。

所谓错误，就是程序调用某个函数的时候，如果失败了，就表示出错。

调用方如何获知调用失败的信息？有两种方法：

### 方法一：约定返回错误码。 ###

例如，处理一个文件，如果返回 0，表示成功，返回其他整数，表示约定的错误码：

int code = processFile("C:\\test.txt");
    if (code == 0) {
        
        // ok:
    } else {
        
        // error:
        switch (code) {
        
        case 1:
            // file not found:
        case 2:
            // no read permission:
        default:
            // unknown error:
        }
    }

因为使用`int`类型的错误码，想要处理就非常麻烦。这种方式常见于底层C函数。

### 方法二：在语言层面上提供一个异常处理机制。 ###

Java内置了一套异常处理机制，总是使用异常来表示错误。

异常是一种class，因此它本身带有类型信息。异常可以在任何地方抛出，但只需要在上层捕获，这样就和方法调用分离了：

try {
        
        String s = processFile(“C:\\test.txt”);
        // ok:
    } catch (FileNotFoundException e) {
        
        // file not found:
    } catch (SecurityException e) {
        
        // no read permission:
    } catch (IOException e) {
        
        // io error:
    } catch (Exception e) {
        
        // other error:
    }

因为Java的异常是class，它的继承关系如下：

![在这里插入图片描述][762eb15c7f62447685be5d22bd660612.png]

从继承关系可知：`Throwable`是异常体系的根，它继承自`Object`。`Throwable`有两个体系：`Error`和`Exception`，`Error`表示严重的错误，程序对此一般无能为力，例如：

*  OutOfMemoryError：内存耗尽
 *  NoClassDefFoundError：无法加载某个`Class`
 *  StackOverflowError：栈溢出而`Exception`则是运行时的错误，它可以被捕获并处理。

某些异常是应用程序逻辑处理的一部分，应该捕获并处理。例如：

*  NumberFormatException：数值类型的格式错误
 *  FileNotFoundException：未找到文件
 *  SocketException：读取网络失败

还有一些异常是程序逻辑编写不对造成的，应该修复程序本身。例如：

*  NullPointerException：对某个null的对象调用方法或字段
 *  IndexOutOfBoundsException：数组索引越界

Exception又分为两大类：

*  RuntimeException以及它的子类；
 *  非RuntimeException（包括IOException、ReflectiveOperationException等等）

Java规定：

必须捕获的异常，包括`Exception`及其子类，但不包括`RuntimeException`及其子类，这种类型的异常称为`Checked Exception`。

不需要捕获的异常，包括`Error`及其子类，`RuntimeException`及其子类。

> 注意：编译器对`RuntimeException`及其子类不做强制捕获要求，不是指应用程序本身不应该捕获并处理`RuntimeException`。是否需要捕获，具体问题具体分析。

## 捕获异常 ##

捕获异常使用`try...catch`语句，把可能发生异常的代码放到`try {...}`中，然后使用`catch`捕获对应的`Exception`及其子类：

// try...catch
    import java.io.UnsupportedEncodingException;
    import java.util.Arrays;
    public class Main {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            byte[] bs = toGBK("中文");
            System.out.println(Arrays.toString(bs));
        }
    
        static byte[] toGBK(String s) {
        
            try {
        
                // 用指定编码转换String为byte[]:
                return s.getBytes("GBK");
            } catch (UnsupportedEncodingException e) {
        
                // 如果系统不支持GBK编码，会捕获到UnsupportedEncodingException:
                System.out.println(e); // 打印异常信息
                return s.getBytes(); // 尝试使用用默认编码
            }
        }
    }

如果我们不捕获`UnsupportedEncodingException`，会出现编译失败的问题：

编译器会报错，错误信息类似：`unreported exception UnsupportedEncodingException; must be caught or declared to be thrown`，并且准确地指出需要捕获的语句是`return s.getBytes("GBK")`;。意思是说，像`UnsupportedEncodingException`这样的`Checked Exception`，必须被捕获。

这是因为String.getBytes(String)方法定义是：

public byte[] getBytes(String charsetName) throws UnsupportedEncodingException {
        
        ...
    }

在方法定义的时候，使用throws Xxx表示该方法可能抛出的异常类型。调用方在调用的时候，必须强制捕获这些异常，否则编译器会报错。

在toGBK()方法中，因为调用了`String.getBytes(String)`方法，就必须捕获`UnsupportedEncodingException`。我们也可以不捕获它，而是在方法定义处用`throws`表示`toGBK()`方法可能会抛出`UnsupportedEncodingExceptio`n，就可以让`toGBK()`方法通过编译器检查：

上述代码仍然会得到编译错误，但这一次，编译器提示的不是调用`return s.getBytes("GBK");`的问题，而是`byte[] bs = toGBK("中文");`。因为在main()方法中，调用`toGBK()`，没有捕获它声明的可能抛出的`UnsupportedEncodingException`。

修复方法是在main()方法中捕获异常并处理：

// try...catch
    import java.io.UnsupportedEncodingException;
    import java.util.Arrays;
    public class Main {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            try {
        
                byte[] bs = toGBK("中文");
                System.out.println(Arrays.toString(bs));
            } catch (UnsupportedEncodingException e) {
        
                System.out.println(e);
            }
        }
    
        static byte[] toGBK(String s) throws UnsupportedEncodingException {
        
            // 用指定编码转换String为byte[]:
            return s.getBytes("GBK");
        }
    }

可见，只要是方法声明的`Checked Exception`，不在调用层捕获，也必须在更高的调用层捕获。所有未捕获的异常，最终也必须在`main()`方法中捕获，不会出现漏写try的情况。这是由编译器保证的。`main()`方法也是最后捕获`Exception`的机会。

如果是测试代码，上面的写法就略显麻烦。如果不想写任何try代码，可以直接把`main()`方法定义为`throws Exception`：

// try...catch
    import java.io.UnsupportedEncodingException;
    import java.util.Arrays;
    public class Main {
        
        public static void main(String[] args) throws Exception {
        
            byte[] bs = toGBK("中文");
            System.out.println(Arrays.toString(bs));
        }
    
        static byte[] toGBK(String s) throws UnsupportedEncodingException {
        
            // 用指定编码转换String为byte[]:
            return s.getBytes("GBK");
        }
    }

因为`main()`方法声明了可能抛出`Exception`，也就声明了可能抛出所有的`Exception`，因此在内部就无需捕获了。代价就是一旦发生异常，程序会立刻退出。

还有一些童鞋喜欢在`toGBK()`内部“消化”异常：

static byte[] toGBK(String s) {
        
        try {
        
            return s.getBytes("GBK");
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
        
            // 什么也不干
        }
        return null;
        ```
    这种捕获后不处理的方式是非常不好的，即使真的什么也做不了，也要先把异常记录下来：
    ```java
    static byte[] toGBK(String s) {
        
        try {
        
            return s.getBytes("GBK");
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
        
            // 先记下来再说:
            e.printStackTrace();
        }
        return null;

所有异常都可以调用`printStackTrace()`方法打印异常栈，这是一个简单有用的快速打印异常的方法。

## 小结 ##

Java使用异常来表示错误，并通过`try ... catch`捕获异常；

Java的异常是class，并且从`Throwable`继承；

`Error`是无需捕获的严重错误，`Exception`是应该捕获的可处理的错误；

`RuntimeException`无需强制捕获，非`RuntimeException（Checked Exception）`需强制捕获，或者用throws声明；

不推荐捕获了异常但不进行任何处理。

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