Java中的异常

什么是异常？

异常是一个不需要的或意外的事件，它发生在程序执行过程中，即在运行时发生，这会中断程序指令的正常流程。

错误与异常

错误： 错误表示合理应用程序不应尝试捕捉的严重问题。
异常： 异常表示合理应用程序可能尝试捕获的条件。

异常层次结构

所有异常和错误类型都是Throwable类的子类，它是层次结构的基类。一个分支由Exception引导。这个类用于用户程序应该捕获的特殊条件。NullPointerException是此类异常的一个示例。Java运行时系统（JVM）使用另一个分支Error指示与运行时环境本身（JRE）有关的错误。StackOverflowError是这种错误的一个例子。

JVM如何处理异常？

默认异常处理：只要在方法内部，如果发生异常，该方法就会创建一个名为异常对象的对象，并将其交给运行时系统（JVM）。异常对象包含异常的名称和描述，以及发生异常的程序的当前状态。创建异常对象并将其处理到运行时系统称为抛出一个异常。可能有一些已调用的方法列表，用于发生异常的方法。这个有序的方法列表被称为调用堆栈。现在将执行以下过程。

• 运行时系统搜索调用堆栈以查找包含可处理发生的异常的代码块的方法。代码块称为异常处理程序。
• 运行时系统从发生异常的方法开始搜索，以调用方法的相反顺序继续调用堆栈。
• 如果它找到合适的处理程序，那么它会将发生的异常传递给它。适当的处理程序意味着抛出的异常对象的类型匹配它可以处理的异常对象的类型。
• 如果运行时系统搜索调用堆栈上的所有方法并且找不到合适的处理程序，则运行时系统将异常对象移交给作为运行时系统一部分的默认异常处理程序。此处理程序以下列格式打印异常信息并异常终止程序。

  Exception in thread "xxx" Name of Exception : Description
  ... ...... ..  // Call Stack

请参阅下图以了解调用堆栈的流程。

示例：

// Java program to demonstrate how exception is thrown.
class ThrowsExecp{

    public static void main(String args[]){

        String str = null;
        System.out.println(str.length());

    }
}

输出：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at ThrowsExecp.main(File.java:8)

让我们看一个例子，说明运行时系统如何在调用栈上搜索适当的异常处理代码：

// Java program to demonstrate exception is thrown
// how the runTime system searches th call stack
// to find appropriate exception handler.
class ExceptionThrown
{
    // It throws the Exception(ArithmeticException).
    // Appropriate Exception handler is not found within this method.
    static int divideByZero(int a, int b){

        // this statement will cause ArithmeticException(/ by zero)
        int i = a/b;

        return i;
    }

    // The runTime System searches the appropriate Exception handler
    // in this method also but couldn't have found. So looking forward
    // on the call stack.
    static int computeDivision(int a, int b) {

        int res =0;

        try
        {
          res = divideByZero(a,b);
        }
        // doesn't matches with ArithmeticException
        catch(NumberFormatException ex)
        {
           System.out.println("NumberFormatException is occured");
        }
        return res;
    }

    // In this method found appropriate Exception handler.
    // i.e. matching catch block.
    public static void main(String args[]){

        int a = 1;
        int b = 0;

        try
        {
            int i = computeDivision(a,b);

        }

        // matching ArithmeticException
        catch(ArithmeticException ex)
        {
            // getMessage will print description of exception(here / by zero)
            System.out.println(ex.getMessage());
        }
    }
}

输出：

/ by zero.

程序员如何处理异常？

定制异常处理： Java异常处理通过五个关键字进行管理：try,catch,throw,throws,final。简而言之，这就是他们的工作方式。您认为可能引发异常的程序语句包含在try块中。如果try块中发生异常，则会引发异常。你的代码可以捕获这个异常（使用catch块）并以合理的方式处理它。系统生成的异常由Java运行时系统自动抛出。要手动抛出异常，请使用关键字throw。任何抛出方法的异常都必须通过throws。在try块完成后绝对必须执行的任何代码都将放入finally块中。

需要try-catch子句（Customized Exception Handling）

考虑下面的Java程序。

// java program to demonstrate
// need of try-catch clause

class GFG {
    public static void main (String[] args) {

        // array of size 4.
        int[] arr = new int[4];

        // this statement causes an exception
        int i = arr[4];

        // the following statement will never execute
        System.out.println("Hi, I want to execute");
    }
}

输出：

Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 4
    at GFG.main(GFG.java:9)

说明：在上面的例子中，数组是用大小来定义的，也就是说，你只能从索引0到3访问元素。但是你试图访问索引4处的元素（错误），这就是为什么它抛出一个异常。在这种情况下， JVM 异常终止程序。声明System.out.println（“嗨，我想执行”）; 永远不会执行。为了执行它，我们必须使用try-catch来处理异常。因此，为了继续正常的程序流程，我们需要try-catch子句。

如何使用try-catch子句

try{
//代码块来监视错误
/ /你认为可以引发异常的代码
}
catch（ExceptionType1 exOb）{
// ExceptionType1的异常处理程序
}
catch（ExceptionType2 exOb）{
// ExceptionType2的异常处理程序
}
// 可选的
finally {
// try块结束后执行代码块
}

要记住的要点：

• 在一个方法中，可能有多个语句可能抛出异常，因此将所有这些语句放在它自己的try块中，并在它们各自的catch块中提供单独的异常处理程序。
• 如果在try块中发生异常，则该异常由与其关联的异常处理程序处理。要关联异常处理程序，我们必须在它之后放置catch块。可以有多个异常处理程序。每个catch块都是一个异常处理程序，它处理由其参数指示的类型的异常。参数ExceptionType声明它可以处理的异常的类型，并且必须是从Throwable类继承的类的名称。
• 对于每个try块可以有零个或多个catch块，但只有一个 finally块。
• finally块是可选的。无论try块中是否发生异常，它总是被执行。如果发生异常，那么它将在try和catch块之后执行。 如果异常没有发生，那么它将在try块之后执行。Java中的finally块用于放置重要代码，如清理代码，例如关闭文件或关闭连接。

概要