Java(十二)---认识异常

时间：2024-06-03 17:04:49

文章目录

  • 前言
  • 1. 异常的概念与体系结构
    • 1.1.异常的概念
    • 1.异常的体系
    • 1.3 异常的分类
  • 2. 异常的处理
    • 2.1 防御式编程
    • 2.2 异常的抛出
    • 2.3 异常的捕获
      • 2.3.1 异常声明throws
      • 2.3.2 try-catch捕获并处理
      • 2.3.3 finally
    • 2.4 异常的处理流程
  • 3. 自定义异常类

前言

这一篇就是咱们学习JavaSE基础语法的最后一个博客啦，今天我们学习认识异常。

1. 异常的概念与体系结构

1.1.异常的概念

在生活中，一个人表情痛苦，出于关心，可能会问：你是不是生病了，需要我陪你去看医生吗？在程序中也是一样，程序猿是一帮办事严谨、追求完美的高科技人才。
在日常开发中，绞尽脑汁将代码写的尽善尽美，在程序运行过程中，难免会出现一些奇奇怪怪的问题。有时通过代码很难去控制，比如：数据格式不对、网络不通畅、内存报警等。
在Java中，将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常。比如之前写代码时经常遇到的。

public static void main(String[] args) {
        System.out.println(10/0);
    }

在这里插入图片描述

public static void main(String[] args) {
        int[]arr={1,2,3,4,5};
        System.out.println(arr[5]);
    }

在这里插入图片描述

public static void main(String[] args) {
       int[]arr=null;
       System.out.println(arr.length);
    }

在这里插入图片描述
从上述过程中可以看到，java中不同类型的异常，都有与其对应的类来进行描述。

1.异常的体系

异常种类繁多，为了对不同异常或者错误进行很好的分类管理，Java内部维护了一个异常的体系结构：
在这里插入图片描述
从上图中可以看到：

  1. Throwable：是异常体系的顶层类，其派生出两个重要的子类, Error 和 Exception
  2. Error：指的是Java虚拟机无法解决的严重问题，比如：JVM的内部错误、资源耗尽等，典型代表：
    *Error和OutOfMemoryError，一旦发生回力乏术。
  3. Exception：异常产生后程序员可以通过代码进行处理，使程序继续执行。比如：感冒、发烧。我们平时所说
    的异常就是Exception。

1.3 异常的分类

异常可能在编译时发生，也可能在程序运行时发生，根据发生的时机不同，可以将异常分为：

  1. 编译时异常
    在程序编译期间发生的异常，称为编译时异常，也称为受检查异常(Checked Exception)
class Person implements Cloneable{

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        Person person=new Person();
        person.clone();
    }
}

此时会报一个错误
在这里插入图片描述
那么只需要这样一改，就可以正常运行了。

public static void main(String[] args)throws CloneNotSupportedException {
        Person person=new Person();
        person.clone();
    }
  1. 运行时异常
    在程序执行期间发生的异常，称为运行时异常，也称为非受检查异常(Unchecked Exception)
    RunTimeException以及其子类对应的异常，都称为运行时异常。比如：NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException。
    注意：编译时出现的语法性错误，不能称之为异常。例如将 System.out.println 拼写错了, 写成了system.out.println. 此时编译过程中就会出错, 这是 “编译期” 出错。而运行时指的是程序已经编译通过得到class 文件了, 再由 JVM 执行过程中出现的错误。
    最开始写的那三个都是属于运行时异常。

2. 异常的处理

2.1 防御式编程

错误在代码中是客观存在的. 因此我们要让程序出现问题的时候及时通知程序猿. 主要的方式

  1. LBYL: Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的检查. 即：事前防御型

boolean ret = false;
ret = 登陆游戏();
if (!ret) {
处理登陆游戏错误;
return;
}
ret = 开始匹配();
if (!ret) {
处理匹配错误;
return;
}
ret = 游戏确认();
if (!ret) {
处理游戏确认错误;
return;
}
ret = 选择英雄();
if (!ret) {
处理选择英雄错误;
return}
ret = 载入游戏画面();
if (!ret) {
处理载入游戏错误;
return;
}
…

一般而言，不这样写代码。
缺陷：正常流程和错误处理流程代码混在一起, 代码整体显的比较混乱
2. EAFP：It’s Easier to Ask Forgiveness than Permission. “事后获取原谅比事前获取许可更容易”. 也就是先操作, 遇到问题再处理. 即：事后认错型

try {
登陆游戏();
开始匹配();
游戏确认();
选择英雄();
载入游戏画面();
…
} catch (登陆游戏异常) {
处理登陆游戏异常;
} catch (开始匹配异常) {
处理开始匹配异常;
} catch (游戏确认异常) {
处理游戏确认异常;
} catch (选择英雄异常) {
处理选择英雄异常;
} catch (载入游戏画面异常) {
处理载入游戏画面异常;
}
…

优势：正常流程和错误流程是分离开的, 程序员更关注正常流程，代码更清晰，容易理解代码
异常处理的核心思想就是 EAFP。
在Java中，异常处理主要的5个关键字：throw、try、catch、finally、throws

2.2 异常的抛出

在编写程序时，如果程序中出现错误，此时就需要将错误的信息告知给调用者，比如：参数检测。
在Java中，可以借助throw关键字，抛出一个指定的异常对象，将错误信息告知给调用者。具体语法如下：

throw new XXXException(“异常产生的原因”);

举个例子。

public static void func(int x){
        if(x==0){
            System.out.println("分母不能为0");
            return;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc=new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入一个分母:");
        int a=sc.nextInt();
        func(a);
    }

这样写有点简单，没有什么亮点，如果我们把func函数改一下，

public static void func(int x){
        if(x==0){
            throw  new ArithmeticException();
        }
    }

结果：
在这里插入图片描述
那我们进行一个说明，告诉为什么会报错。

public static void func(int x){
        if(x==0){
            throw  new ArithmeticException("分母不能为0");
        }
    }

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

【注意事项】

  1. throw必须写在方法体内部
  2. 抛出的对象必须是Exception 或者 Exception 的子类对象
  3. 如果抛出的是 RunTimeException 或者 RunTimeException 的子类，则可以不用处理，直接交给JVM来处理
  4. 如果抛出的是编译时异常，用户必须处理，否则无法通过编译
  5. 异常一旦抛出，其后的代码就不会执行。

2.3 异常的捕获

异常的捕获，也就是异常的具体处理方式，主要有两种：异常声明throws 以及 try-catch捕获处理。

2.3.1 异常声明throws

处在方法声明时参数列表之后，当方法中抛出编译时异常，用户不想处理该异常，此时就可以借助throws将异常抛给方法的调用者来处理。即当前方法不处理异常，提醒方法的调用者处理异常。

语法格式：
修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws 异常类型1，异常类型2…{
}

需求：加载指定的配置文件config.ini

public class Config {
File file;
/*
FileNotFoundException : 编译时异常，表明文件不存在
此处不处理，也没有能力处理，应该将错误信息报告给调用者，让调用者检查文件名字是否给错误了
*/
public void OpenConfig(String filename) throws FileNotFoundException{
if(filename.equals(“config.ini”)){
throw new FileNotFoundException(“配置文件名字不对”);
} /
/ 打开文件
}

【注意事项】

  1. throws必须跟在方法的参数列表之后
  2. 声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类
  3. 方法内部如果抛出了多个异常，throws之后必须跟多个异常类型，之间用逗号隔开，如果抛出多个异常类型具有父子关系，直接声明父类即可。

public class Config {
File file;
// public void OpenConfig(String filename) throws IOException,FileNotFoundException{
// FileNotFoundException 继承自 IOException
public void OpenConfig(String filename) throws IOException{
if(filename.endsWith(“.ini”)){
throw new IOException(“文件不是.ini文件”);
} if(
filename.equals(“config.ini”)){
throw new FileNotFoundException(“配置文件名字不对”);
} /
/ 打开文件
}
public void readConfig(){
}
}

  1. 调用声明抛出异常的方法时，调用者必须对该异常进行处理，或者继续使用throws抛出
    将光标放在抛出异常方法上，alt + Insert 快速 处理。

2.3.2 try-catch捕获并处理

throws对异常并没有真正处理，而是将异常报告给抛出异常方法的调用者，由调用者处理。如果真正要对异常进行处理，就需要try-catch。

语法格式：
try{
// 将可能出现异常的代码放在这里
}catch(要捕获的异常类型 e){
// 如果try中的代码抛出异常了，此处catch捕获时异常类型与try中抛出的异常类型一致时，或者是try中抛出异常的基类
时，就会被捕获到
// 对异常就可以正常处理，处理完成后，跳出try-catch结构，继续执行后序代码
}[catch(异常类型 e){
// 对异常进行处理
}finally{
// 此处代码一定会被执行到
}]
// 后序代码
// 当异常被捕获到时，异常就被处理了，这里的后序代码一定会执行
// 如果捕获了，由于捕获时类型不对，那就没有捕获到，这里的代码就不会被执行
注意：

  1. []中表示可选项，可以添加，也可以不用添加
  2. try中的代码可能会抛出异常，也可能不会
 public static void func(int a) throws ArithmeticException{
        if(a==0){
            throw new ArithmeticException();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            func(0);
            System.out.println("haha");
        }catch (ArithmeticException e){
            System.out.println("捕获了异常，处理异常....");
        }
        System.out.println("处理成功...");
    }

在这里插入图片描述
如果这个方法有多个异常，我们该怎么去查看呢？

public static void main(String[] args) {
        try {
            func(0);
            System.out.println("haha");
        }catch (ArithmeticException e){
            System.out.println("捕获了异常，处理异常....");
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("处理成功...");
    }

在这里插入图片描述
下面我们看一个可能会出现多异常的情况：

public static void main(String[] args) {
        int[]arr={1,2,3,4};
        try {
            System.out.println(arr[5]);
        }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println("数组越界");
            e.printStackTrace();
        }catch (NullPointerException e){
            System.out.println("空指针异常");
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("after");
    }

在这里插入图片描述
如果把try里面的一改就成了新的问题了。

 public static void main(String[] args) {
        int[]arr={1,2,3,4};
        try {
            //System.out.println(arr[5]);
            arr=null;
            System.out.println(arr.length);
        }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println("数组越界");
            e.printStackTrace();
        }catch (NullPointerException e){
            System.out.println("空指针异常");
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("after");
    }

在这里插入图片描述
现在把两个代码合并，问：会不会同时抛出多个异常？

public static void main(String[] args) {
        int[]arr={1,2,3,4};
        try {
            System.out.println(arr[5]);
            arr=null;
            System.out.println(arr.length);
        }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println("数组越界");
            e.printStackTrace();
        }catch (NullPointerException e){
            System.out.println("空指针异常");
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("after");
    }

在这里插入图片描述
答案是不会。
当然上面两个异常可以使用一个catch进行捕获。

public static void main(String[] args) {
        int[]arr={1,2,3,4};
        try {
            System.out.println(arr[5]);
            arr=null;
            System.out.println(arr.length);
        }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException|NullPointerException  e){
            System.out.println("数组越界");
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("after");
    }

但是不建议这样写，因为这样写的话，如果遇到异常，不知道是哪个具体的异常。
我们由上面的异常之前关系的图可以知道，Exception是ArrayIndexOutOfBoundsException的父类，如果我把ArrayIndexOutOfBoundsException改为Exception的话，会有什么效果？
在这里插入图片描述
会报错，因为你在第一个catch都使用了Exception父类进行了兜底，那么自然就不会看你后面catch语句了。那么把两个catch语句颠倒一下，就可以正常使用了。

在这里插入图片描述
这样写就没有问题了。

2.3.3 finally

在写程序时，有些特定的代码，不论程序是否发生异常，都需要执行，比如程序中打开的资源：网络连接、数据库连接、IO流等，在程序正常或者异常退出时，必须要对资源进进行回收。另外，因为异常会引发程序的跳转，可能导致有些语句执行不到，finally就是用来解决这个问题的。
需求：实现getData方法，内部输入一个整形数字，然后将该数字返回，并再main方法中打印

public static int getData(){
        Scanner sc = null;
        try{
            sc = new Scanner(System.in);
            int data = sc.nextInt();
            return data;
        }catch (InputMismatchException e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println("finally中代码");
        } 
        System.out.println("try-catch-finally之后代码");
        if(null != sc){
            sc.close();
        }return 0;
    }
    public static void main(String[] args) {
        int data = getData();
        System.out.println(data);
    }

我们会发现，只有当不发生异常的时候，sc才会close，那如何进行改进呢？

public static int getData(){
        Scanner sc = null;
        try{
            sc = new Scanner(System.in);
            int data = sc.nextInt();
            return data;
        }catch (InputMismatchException e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            sc.close();
            System.out.println("finally中代码");
        }
        System.out.println("try-catch-finally之后代码");
        return 0;
    }

2.4 异常的处理流程

关于 “调用栈”
方法之间是存在相互调用关系的, 这种调用关系我们可以用 “调用栈” 来描述. 在 JVM 中有一块内存空间称为
“虚拟机栈” 专门存储方法之间的调用关系. 当代码中出现异常的时候, 我们就可以使用 e.printStackTrace(); 的
方式查看出现异常代码的调用栈.
如果本方法中没有合适的处理异常的方式, 就会沿着调用栈向上传递

【异常处理流程总结】
程序先执行 try 中的代码
如果 try 中的代码出现异常, 就会结束 try 中的代码, 看和 catch 中的异常类型是否匹配.
如果找到匹配的异常类型, 就会执行 catch 中的代码
如果没有找到匹配的异常类型, 就会将异常向上传递到上层调用者.
无论是否找到匹配的异常类型, finally 中的代码都会被执行到(在该方法结束之前执行).
如果上层调用者也没有处理的了异常, 就继续向上传递.
一直到 main 方法也没有合适的代码处理异常, 就会交给 JVM 来进行处理, 此时程序就会异常终止.

3. 自定义异常类

Java 中虽然已经内置了丰富的异常类, 但是并不能完全表示实际开发中所遇到的一些异常，此时就需要维护符合我们实际情况的异常结构.
例如, 我们实现一个用户登陆功能
Test类

package demo;

/**
 * @Author: Lenovo
 * @Date: 2024/6/2 16:28
 * @description:
 */
class Login{
    private String UserName;
    private String passWord;

    public String getUserName() {
        return UserName;
    }

    public void setUserName(String userName) {
        UserName = userName;
    }

    public String getPassWord() {
        return passWord;
    }

    public void setPassWord(String passWord) {
        this.passWord = passWord;
    }
    public void loginInfo(String userName,String passWord)throws UseNameException,PassWordException{
            if(!this.getPassWord().equals(passWord)){
                throw  new PassWordException("密码错误");
            }
            if(!this.getUserName().equals(UserName)){
                throw new UseNameException("用户名错误");
            }
        System.out.println("登录成功");
    }

}
public class Test {
    public static void main(String[] args)throws UseNameException,PassWordException {
        Login login=new Login();
        login.setPassWord("1234");
        login.setUserName("zhangsan");
        login.loginInfo("zhangsan","1234");
    }
}

UseNameException类

public class UseNameException extends  Exception{
    public UseNameException() {

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