聊聊Java中的異常及處理
在編程中異常報(bào)錯(cuò)是不可避免的。特別是在學(xué)習(xí)某個(gè)語(yǔ)言初期，看到異常報(bào)錯(cuò)就抓耳撓腮，常常開(kāi)玩笑說(shuō)編程1分鐘，改bug1小時(shí)。今天就讓我們來(lái)看看什么是異常和怎么合理的處理異常吧!
異常與error介紹
下面還是先讓我們來(lái)看一下基本概念吧!
異常指程序運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的非正常現(xiàn)象，例如用戶輸入錯(cuò)誤、除數(shù)為零、需要處理的文件不存在、數(shù)組下標(biāo)越界等。異常機(jī)制本質(zhì)就是當(dāng)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤，程序安全退出的機(jī)制。在Java的異常處理機(jī)制中，引進(jìn)了很多用來(lái)描述和處理異常的類，稱為異常類。異常類定義中包含了該類異常的信息和對(duì)異常進(jìn)行處理的方法。
Java是采用面向?qū)ο蟮姆绞絹?lái)處理異常的。處理過(guò)程：
- 拋出異常：在執(zhí)行一個(gè)方法時(shí)，如果發(fā)生異常，則這個(gè)方法生成代表該異常的一個(gè)對(duì)象，停止當(dāng)前執(zhí)行路徑，并把異常對(duì)象提交給JRE。
- 捕獲異常：JRE得到該異常后，尋找相應(yīng)的代碼來(lái)處理該異常。JRE在方法的調(diào)用棧中查找，從生成異常的方法開(kāi)始回溯，直到找到相應(yīng)的異常處理代碼為止。
讓我們來(lái)看看前面所講到的異常類究竟是個(gè)什么東西!
其實(shí)所有的異常對(duì)象都是派生于Throwable類的一個(gè)實(shí)例。如果內(nèi)置的異常類不能夠滿足需要，還可以創(chuàng)建自己的異常類。所有異常的根類為java.lang.Throwable?？纯此募易彘L(zhǎng)什么樣。
Throwable類下面主要是兩大門派：Error和Exception。
- Error是程序無(wú)法處理的錯(cuò)誤，表示運(yùn)行應(yīng)用程序中較嚴(yán)重問(wèn)題，系統(tǒng)JVM已經(jīng)處于不可恢復(fù)的崩潰狀態(tài)中。例如，說(shuō)內(nèi)存溢出和線程死鎖等系統(tǒng)問(wèn)題。
- Exception是程序本身能夠處理的異常。Exception類是所有異常類的父類，其子類對(duì)應(yīng)了各種各樣可能出現(xiàn)的異常事件。 通常Java的異?？煞譃椋篟untimeException 運(yùn)行時(shí)異常CheckedException 已檢查異常下面我們來(lái)研究研究這兩個(gè)異常。
RuntimeException和 CheckedException異同
首先我們先來(lái)看看什么是運(yùn)行時(shí)異常。
這類異常通常是由編程錯(cuò)誤導(dǎo)致的，所以在編寫(xiě)程序時(shí)，并不要求必須使用異常處理機(jī)制來(lái)處理這類異常,而是經(jīng)常需要通過(guò)增加“邏輯處理來(lái)避免這些異常”。
比如以下常見(jiàn)的幾種異常：
- ArithmeticException異常
- int b=0;
- System.out.println(1/b);
- //解決：
- if(b!=0){
- System.out.println(1/b);
- }
- String str = "1234abcf";
- System.out.println(Integer.parseInt(str));
- //解決：
- Pattern p = Pattern.compile("^\\d+$");
- Matcher m = p.matcher(str);
- if (m.matches()) { // 如果str匹配代表數(shù)字的正則表達(dá)式,才會(huì)轉(zhuǎn)換
- System.out.println(Integer.parseInt(str));
- }
- Animal a=new Dog();
- Cat c=(Cat)a;
- //解決：
- if (a instanceof Cat) {
- Cat c = (Cat) a;
- }
這里再補(bǔ)充兩點(diǎn)，方便大家更好的理解java異常的機(jī)制和處理過(guò)程。
- 在方法拋出異常之后，運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)將轉(zhuǎn)為尋找合適的異常處理器(exception handler)。潛在的異常處理器是異常發(fā)生時(shí)依次存留在調(diào)用棧中的方法的集合。當(dāng)異常處理器所能處理的異常類型與方法拋出的異常類型相符時(shí)，即為合適的異常處理器。
- 運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)從發(fā)生異常的方法開(kāi)始，依次回查調(diào)用棧中的方法，直至找到含有合適異常處理器的方法并執(zhí)行。當(dāng)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)遍歷調(diào)用棧而未找到合適的異常處理器，則運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)終止。同時(shí)，意味著Java程序的終止。
上面我們講述了什么是運(yùn)行時(shí)異常以及一些處理方式，下面就再來(lái)看看什么是已檢查異常吧!
所有不是RuntimeException的異常，統(tǒng)稱為Checked Exception，又被稱為“已檢查異常”，如IOException、SQLException等以及用戶自定義的Exception異常。 這類異常在編譯時(shí)就必須做出處理， 否則無(wú)法通過(guò)編譯。
通常異常的處理方式有兩種：
- 使用“try/catch”捕獲異常
- 使用“throws”聲明異常。
下面就來(lái)詳細(xì)的聊聊吧!
異常的處理
上面已經(jīng)提了，異常處理通常有2種方式。先看看捕獲異常吧。
捕獲異常是通過(guò)3個(gè)關(guān)鍵詞來(lái)實(shí)現(xiàn)的：try-catch-finally。用try來(lái)執(zhí)行一段程序，如果出現(xiàn)異常，系統(tǒng)拋出一個(gè)異常，可以通過(guò)它的類型來(lái)捕捉(catch)并處理它，最后一步是通過(guò)finally語(yǔ)句為異常處理提供一個(gè)統(tǒng)一的出口，finally所指定的代碼都要被執(zhí)行。
這個(gè)捕獲異常其實(shí)也是我們?cè)诿嬖嚨臅r(shí)候會(huì)經(jīng)常碰到的問(wèn)題。下面我們分別再來(lái)對(duì)各個(gè)部分做一個(gè)簡(jiǎn)單的提示吧!
(1) try
一個(gè)try語(yǔ)句必須帶有至少一個(gè)catch語(yǔ)句塊或一個(gè)finally語(yǔ)句塊 。當(dāng)異常處理的代碼執(zhí)行結(jié)束以后，不會(huì)再回到try語(yǔ)句去執(zhí)行尚未執(zhí)行的代碼。
(2) catch
每個(gè)try語(yǔ)句塊可以伴隨一個(gè)或多個(gè)catch語(yǔ)句，用于處理可能產(chǎn)生的不同類型的異常對(duì)象。在此介紹一些常用的方法，這些方法均繼承自Throwable類 。
- toString ()方法，顯示異常的類名和產(chǎn)生異常的原因。
- getMessage()方法，只顯示產(chǎn)生異常的原因，但不顯示類名。
- printStackTrace()方法，用來(lái)跟蹤異常事件發(fā)生時(shí)堆棧的內(nèi)容。
這里有一個(gè)需要特別注意的地方，那就是catch捕獲異常時(shí)的捕獲順序：
如果異常類之間有繼承關(guān)系，在順序安排上就需注意。越是頂層的類，越放在下面，再不然就直接把多余的catch省略掉。 也就是說(shuō)先捕獲子類異常再捕獲父類異常。
(3) finally
finally語(yǔ)句塊中始終都要執(zhí)行，除了遇到了System.exit(0)結(jié)束程序運(yùn)行。針對(duì)這個(gè)特性，所以我們通常在finally中關(guān)閉程序塊已打開(kāi)的資源，比如：關(guān)閉文件流、釋放數(shù)據(jù)庫(kù)連接等。
即使try和catch塊中存在return語(yǔ)句，finally語(yǔ)句也會(huì)執(zhí)行。是在執(zhí)行完finally語(yǔ)句后再通過(guò)return退出。
在這里就有一道非常經(jīng)典的一個(gè)面試題。
- public class Test {
- public static void main(String[]args) {
- System.out.println(new Test().test());;
- }
- static int test(){
- int x = 1;
- try{
- retun x;
- }finally{
- System.out.print("jdbk"+ ++x);
- }
- }
- }
- // 問(wèn)輸出結(jié)果？
先解釋哈這里存在的玄妙吧!
看了上面的講述，我們都知道了當(dāng)try和catch中有return時(shí)，finally仍然會(huì)執(zhí)行，所以正常邏輯來(lái)說(shuō)此題的答案應(yīng)該是“jdbk2 2”,但這里存在一個(gè)陷阱，那就是：
finally是在return后面的表達(dá)式運(yùn)算后執(zhí)行的(此時(shí)并沒(méi)有返回運(yùn)算后的值，而是先把要返回的值保 存起來(lái)，不管finally中的代碼怎么樣，返回的值都不會(huì)改變，任然是之前保存的值)，所以函數(shù)返回值是 在finally執(zhí)行前確定的。因此正確答案應(yīng)該是：“jdbk2 1”。
還有一點(diǎn)需要注意的就是：finally中最好不要包含return，否則程序會(huì)提前退出，返回值不是try或catch中保存的返回值。
接下來(lái)再來(lái)講講聲明異常吧，它相對(duì)來(lái)說(shuō)就比較簡(jiǎn)單了。
在一些情況下，當(dāng)前方法并不需要處理發(fā)生的異常，而是向上傳遞給調(diào)用它的方法處理。如果一個(gè)方法拋出多個(gè)已檢查異常，就必須在方法的首部列出所有的異常，之間以逗號(hào)隔開(kāi)。
- public static void readFile(String fileName) throws FileNotFoundException,IOException {
- }
需要注意的地方就是：
- 在方法重寫(xiě)中聲明異常時(shí)：子類重寫(xiě)父類方法時(shí)，如果父類方法有聲明異常，那么子類聲明的異常范圍不能超過(guò)父類聲明的范圍。
- 聲明異常我們一般在server層中。在controller層或則數(shù)據(jù)訪問(wèn)層一般是捕獲異常。
自定義異常
我們?yōu)槭裁匆远x異常?還不是因?yàn)樵诔绦蛑?，可能?huì)遇到JDK提供的任何標(biāo)準(zhǔn)異常類都無(wú)法充分描述清楚我們想要表達(dá)的問(wèn)題。此時(shí)我們就可以創(chuàng)建自己的異常類，即自定義異常類。
那我們?cè)趺醋远x異常類呢?相信你看了上面的異常類的家族圖應(yīng)該就猜到了。不錯(cuò)，自定義異常類只需從Exception類或者它的子類派生一個(gè)子類即可。如果你繼承Exception類，則為受檢查異常，必須對(duì)其進(jìn)行處理;如果不想處理，可以讓自定義異常類繼承運(yùn)行時(shí)異常RuntimeException類。通常我們自定義異常類應(yīng)該包含2個(gè)構(gòu)造器：一個(gè)是默認(rèn)的構(gòu)造器，另一個(gè)是帶有詳細(xì)信息的構(gòu)造器。這里舉一個(gè)例子。
- /**IllegalAgeException：非法年齡異常，繼承Exception類*/
- class IllegalAgeException extends Exception {
- //默認(rèn)構(gòu)造器
- public IllegalAgeException() {
- }
- //帶有詳細(xì)信息的構(gòu)造器，信息存儲(chǔ)在message中
- public IllegalAgeException(String message) {
- super(message);
- }
- }
- public void setAge(int age) throws IllegalAgeException {
- if (age < 0) {
- throw new IllegalAgeException("人的年齡不應(yīng)該為負(fù)數(shù)");
- }
- this.age = age;
- }
最后給大家講述一點(diǎn)使用異常機(jī)制的建議：
- 要避免使用異常處理代替錯(cuò)誤處理，這樣會(huì)降低程序的清晰性，并且效率低下。
- 處理異常不可以代替簡(jiǎn)單測(cè)試---只在異常情況下使用異常機(jī)制。
- 不要進(jìn)行小粒度的異常處理---應(yīng)該將整個(gè)任務(wù)包裝在一個(gè)try語(yǔ)句塊中。
- 異常往往在高層處理。
本文授權(quán)轉(zhuǎn)載自公眾號(hào)「良許Linux」。良許，世界500強(qiáng)外企Linux開(kāi)發(fā)工程師，公眾號(hào)里分享大量Linux干貨，歡迎關(guān)注!
