【Java 基础】带你学习 Java 异常

痛定思痛。 2024-05-04 08:03 51阅读 0赞

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#### 文章目录 ####

*   *   *  一、什么是异常
         *  二、异常的分类
         *  三、异常处理方式之try..catch
         *  四、异常处理方式之throws
         *  五、Throwable的常用方法
         *  六、异常的分类和区别
         *  七、自定义异常的使用

#### 一、什么是异常 ####

异常是指在程序运行过程中发生的错误或异常情况。当程序遇到异常时，它会中断正常的执行流程，并通过抛出异常的方式来通知调用者或上层代码。异常可以是由程序员主动抛出的，也可以是由系统或外部因素引起的。

在Java中，异常是通过Exception类及其子类来表示的。Java中的异常分为两种类型：受检异常（checked exception）和非受检异常（unchecked exception）。

受检异常是在编译时强制要求处理的异常，必须在代码中显式地使用try-catch块或throws语句进行处理。受检异常通常表示程序可能会遇到的外部因素引起的异常，例如文件不存在、网络连接中断等。

非受检异常是在运行时抛出的异常，不需要在代码中显式地处理。非受检异常通常表示程序内部错误或逻辑错误，例如空指针异常、数组越界异常等。这些异常通常是由程序员的错误导致的，应该通过代码的改进来避免。

当程序抛出异常时，它会中断当前的执行流程，并查找合适的异常处理机制。如果找到了相应的异常处理代码，程序会进入异常处理块进行处理；如果没有找到合适的异常处理机制，程序会终止并打印异常信息。

通过使用异常处理机制，我们可以更好地处理程序中的错误情况，增加程序的健壮性和可靠性。在编写代码时，我们应该充分考虑可能出现的异常情况，并适当地处理它们，以保证程序的正常运行。

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#### 二、异常的分类 ####

在Java中，异常可以分为三个主要的分类：**检查异常（Checked Exception），运行时异常（Runtime Exception）和错误（Error）**。

1.  **检查异常（Checked Exception）**：  
    检查异常是在编译时强制要求处理的异常，必须在代码中显式地使用try-catch块或throws语句进行处理。检查异常通常表示程序可能会遇到的外部因素引起的异常，例如文件不存在、网络连接中断等。常见的检查异常包括IOException（输入输出异常）、SQLException（数据库异常）等。
2.  **运行时异常（Runtime Exception）**：  
    运行时异常是在运行时抛出的异常，不需要在代码中显式地处理。运行时异常通常表示程序内部错误或逻辑错误，例如空指针异常、数组越界异常等。这些异常通常是由程序员的错误导致的，应该通过代码的改进来避免。常见的运行时异常包括NullPointerException（空指针异常）、ArrayIndexOutOfBoundsException（数组越界异常）等。
3.  **错误（Error）**：  
    错误是指严重的问题，通常是由于系统或硬件故障引起的，例如内存溢出、栈溢出等。与异常不同，错误通常无法通过代码进行处理，而是需要通过修复系统或硬件问题来解决。

在处理异常时，通常建议对于检查异常进行处理，以保证程序的健壮性和可靠性。而对于运行时异常和错误，通常不需要显式地进行处理，因为它们通常表示程序中的严重问题，需要通过代码改进来解决。

#### 三、异常处理方式之try…catch ####

在Java中，我们可以使用try-catch块来处理异常。try块用于包含可能会抛出异常的代码，而catch块用于捕获并处理这些异常。

try-catch块的基本语法如下：

try {
        
        // 可能会抛出异常的代码
    } catch (异常类型1 异常变量1) {
        
        // 处理异常的代码
    } catch (异常类型2 异常变量2) {
        
        // 处理异常的代码
    } finally {
        
        // 可选的finally块，无论是否发生异常都会执行的代码
    }

在try块中，我们放置可能会抛出异常的代码。如果在try块中抛出了异常，那么程序将会跳转到与异常类型匹配的catch块中，并执行相应的处理代码。

catch块用于捕获和处理异常。在catch块中，我们可以编写处理异常的代码，例如打印错误信息、记录日志、进行恢复操作等。catch块可以有多个，每个catch块可以捕获不同类型的异常。

finally块是可选的，用于包含无论是否发生异常都需要执行的代码。无论是否发生异常，finally块中的代码都会被执行。通常在finally块中进行资源的释放操作，例如关闭文件、关闭数据库连接等。

下面是一个简单的示例：

try {
        
        int result = divide(10, 0);
        System.out.println("结果：" + result);
    } catch (ArithmeticException e) {
        
        System.out.println("除数不能为0");
    } finally {
        
        System.out.println("执行finally块");
    }
    
    public static int divide(int dividend, int divisor) {
        
        return dividend / divisor;
    }

在上面的示例中，divide方法会抛出ArithmeticException异常，因为除数为0。在try块中调用divide方法，然后在catch块中捕获并处理异常，最后在finally块中输出执行finally块的信息。

通过使用try-catch块，我们可以对可能发生的异常进行捕获和处理，从而增加程序的健壮性和可靠性。

#### 四、异常处理方式之throws ####

在Java中，我们可以使用throws关键字来声明一个方法可能抛出的异常。当一个方法可能会抛出异常，但是不想在方法内部进行处理时，可以使用throws关键字将异常抛给调用该方法的地方进行处理。

throws关键字的使用方法如下：

public void methodName() throws ExceptionType1, ExceptionType2 {
        
        // 可能会抛出异常的代码
    }

在方法声明中使用throws关键字，后面跟上可能会抛出的异常类型。可以通过逗号分隔多个异常类型。

下面是一个简单的示例：

public void readFile() throws FileNotFoundException {
        
        File file = new File("example.txt");
        Scanner scanner = new Scanner(file);
        // 读取文件内容的代码
    }

在上面的示例中，readFile方法声明了可能会抛出FileNotFoundException异常。当在方法内部使用Scanner读取文件时，如果文件不存在，就会抛出FileNotFoundException异常。但是在方法内部并没有对该异常进行处理，而是使用throws关键字将异常抛给调用该方法的地方进行处理。  
在调用带有throws声明的方法时，有两种处理方式：

1.  使用try-catch块进行异常处理：

try {
        
        readFile();
    } catch (FileNotFoundException e) {
        
        // 处理异常的代码
    }

在调用readFile方法时，使用try-catch块捕获可能抛出的FileNotFoundException异常，并进行相应的处理。

1.  在调用方法的声明中继续使用throws关键字将异常继续往上抛：

public void anotherMethod() throws FileNotFoundException {
        
        readFile();
    }

在anotherMethod方法的声明中也使用throws关键字将可能抛出的异常继续往上抛。这样就可以将异常一直传递到最上层的调用者进行处理。

通过使用throws关键字，我们可以在方法声明中明确指定可能会抛出的异常类型，提醒调用者进行相应的异常处理。这样可以使代码更加清晰和可读，并使异常处理更加灵活。

#### 五、Throwable的常用方法 ####

Java中的Throwable类是所有错误和异常的基类。它提供了一些方法来处理和获取与错误和异常相关的信息。以下是Throwable类的常见用法：

1.  **捕获异常**：使用try-catch语句块来捕获可能抛出的异常。在catch块中，可以使用Throwable类型的参数来捕获和处理异常。

try {
        
        // 可能抛出异常的代码
    } catch (Throwable e) {
        
        // 处理异常的代码
    }

1.  **获取异常信息**：使用getMessage()方法获取异常对象的详细描述信息。

try {
        
        // 可能抛出异常的代码
    } catch (Throwable e) {
        
        String errorMessage = e.getMessage();
        System.out.println(errorMessage);
    }

1.  **打印异常堆栈跟踪**：使用printStackTrace()方法将异常的堆栈跟踪信息输出到标准错误流。这可以帮助我们定位异常发生的位置。

try {
        
        // 可能抛出异常的代码
    } catch (Throwable e) {
        
        e.printStackTrace();
    }

1.  **抛出异常**：使用throw关键字抛出自定义的异常或者已有的异常对象。

public void doSomething() throws Throwable {
        
        // 抛出异常的代码
        throw new Exception("Something went wrong");
    }

1.  **获取异常原因**：使用getCause()方法获取异常对象的原因。如果一个异常是由另一个异常引起的，getCause()方法将返回引起该异常的原因。

try {
        
        // 可能抛出异常的代码
    } catch (Throwable e) {
        
        Throwable cause = e.getCause();
        if (cause != null) {
        
            System.out.println("原因：" + cause.getMessage());
        }
    }

Throwable类还提供了其他一些方法，如getStackTrace()、getLocalizedMessage()和fillInStackTrace()，可以根据具体情况选择使用。这些方法可以帮助我们处理和调试Java程序中的错误和异常。

Throwable类是所有错误和异常的父类。它包含了一些常用的方法来处理和获取有关错误和异常的信息。下面是一些常用的Throwable类的方法：

1.  getMessage()：返回Throwable对象的详细描述信息。
2.  toString()：返回Throwable对象的字符串表示，包括类名、异常信息和堆栈跟踪。
3.  printStackTrace()：将Throwable对象的堆栈跟踪信息输出到标准错误流。它可以帮助我们定位错误发生的位置。
4.  getCause()：返回Throwable对象的原因。如果该异常是由其他异常引起的，getCause()方法将返回引起该异常的原因。
5.  getLocalizedMessage()：返回Throwable对象的本地化描述信息。这个方法通常被子类重写，用于提供本地化的错误信息。
6.  fillInStackTrace()：重新填充Throwable对象的堆栈跟踪信息。这个方法通常在捕获异常后重新抛出异常时使用，以保留原始异常的堆栈跟踪信息。
7.  getStackTrace()：返回Throwable对象的堆栈跟踪信息。它返回一个StackTraceElement数组，每个StackTraceElement对象包含了堆栈帧的信息，如类名、方法名、文件名和行号。  
    这些方法可以帮助我们在处理和调试Java程序中的错误和异常时获取有用的信息。根据具体的需求，我们可以选择适当的方法来处理Throwable对象。

#### 六、异常的分类和区别 ####

Java中的异常可以分为两种：受检异常（Checked Exception）和非受检异常（Unchecked Exception）。

1.  **受检异常（Checked Exception）**：  
    受检异常是指在编译时必须处理的异常。这些异常是由程序的外部因素引起的，例如输入/输出错误、文件不存在等。受检异常必须在方法的声明中明确地抛出或捕获，并且必须处理这些异常，否则编译器会报错。受检异常是Exception类的子类，但不是RuntimeException的子类。  
    示例：

public void readFile() throws IOException {
        
    	// 读取文件的代码
    }

1.  **非受检异常（Unchecked Exception）**：  
    非受检异常是指在编译时不需要处理的异常。这些异常通常是由程序的内部错误或逻辑错误引起的，例如空指针异常、数组越界异常等。非受检异常不需要在方法的声明中抛出或捕获，但可以选择处理这些异常。非受检异常是RuntimeException类及其子类的实例。  
    示例：

public void divideNumbers(int a, int b) {
        
        if (b == 0) {
        
            throw new ArithmeticException("除数不能为零");
        }
        
        int result = a / b;
    }

受检异常和非受检异常的区别在于编译器对它们的处理要求不同。受检异常必须在编译时处理，可以通过try-catch语句块捕获和处理，或者在方法的声明中使用throws关键字抛出。非受检异常可以选择性地处理，如果不处理，程序会在运行时抛出异常并终止。通常情况下，非受检异常是由程序的错误或逻辑错误引起的，应该在代码中避免产生这些异常。

#### 七、自定义异常的使用 ####

Java中的自定义异常可以帮助我们更好地处理程序中的异常情况，提高程序的可读性和可维护性。自定义异常需要继承Java内置的异常类，通常继承Exception或RuntimeException类。以下是自定义异常的使用步骤：

1.  创建一个继承自Exception或RuntimeException的类，命名为自定义异常的名称。例如：

public class MyException extends Exception {
        
        public MyException() {
        
            super();
        }
        public MyException(String message) {
        
            super(message);
        }
    }

1.  在自定义异常类中添加构造方法。通常需要至少添加一个带有String类型参数的构造方法，用于传递异常信息。
2.  在需要抛出自定义异常的地方，使用throw关键字抛出自定义异常的实例。例如：

public void doSomething() throws MyException {
        
        // ...
        throw new MyException("发生了自定义异常");
    }

1.  在调用抛出自定义异常的方法时，使用try-catch语句块捕获并处理自定义异常。例如：

try {
        
        doSomething();
    } catch (MyException e) {
        
        // 处理自定义异常
        System.out.println(e.getMessage());
    }

通过自定义异常，我们可以更加准确地描述程序中的异常情况，并且可以在代码中统一处理这些异常，提高程序的可读性和可维护性。

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