Pourquoi la gestion des exceptions ? Explication détaillée du mécanisme de gestion des exceptions Java

1. Introduction au contexte

Pourquoi la gestion des exceptions est-elle nécessaire ?

Pour les programmes informatiques, personne ne peut garantir qu'il ne fera pas d'erreurs lors de son exécution. Les principales sources d'erreurs sont les suivantes :

• Erreurs de code<.>

• Saisie utilisateur illégale

• Erreurs de périphérique et limitations physiques : disque plein, débordement de mémoire, problèmes matériels, interruption du réseau...

Il y a une erreur dans le programme, alors comment la résoudre ? Dans le langage Java, il fournit un mécanisme de gestion des exceptions pour nous aider à résoudre ce problème.

Le mécanisme d'exception peut séparer le code de gestion des exceptions et le code métier normal dans le programme, garantissant que le code du programme est plus élégant et peut améliorer la robustesse du programme.

Le mécanisme d'exception de Java repose principalement sur les cinq mots-clés try, catch, enfin, throw et throws.

Le mot clé try est suivi d'un bloc de code entouré d'accolades (les accolades ne peuvent pas être omises), appelé bloc try, qui contient du code pouvant provoquer des exceptions après catch, il correspond à l'exception ; type et un bloc de code Utilisé pour indiquer que le bloc catch est utilisé pour traiter ce type de bloc de code ; plusieurs blocs catch peuvent également être suivis d'un bloc enfin. Le bloc enfin est utilisé pour recycler les ressources physiques ouvertes dans le bloc try. . Le mécanisme d'exception garantira que le bloc final est toujours Exécution ; le mot-clé throws est principalement utilisé dans les signatures de méthode pour déclarer les exceptions qui peuvent être levées par la méthode ; throw est utilisé pour lancer une exception réelle, et throw peut être utilisé comme une exception. instruction distincte pour lever un objet d'exception spécifique.

                                                                                                                                                                                                             ..catch capture exception

essayer{

try {
   // args表示传入的形参，args[0]表示传入的第一个形参，args[1]表示传入的第二个形参
   int a = Integer.parseInt(args[0]);
   int b = Integer.parseInt(args[1]);
   int c = a / b;
   System.out.println("您输入的两个数相除的结果是："+c);
} catch (IndexOutOfBoundsException ie){
   System.out.println("数组越界：运行程序时输入的参数个数不够");
} catch (NumberFormatException ne){
   System.out.println("数字格式异常：程序只能接收整数参数");
} catch (ArithmeticException ae){
   // 除0异常
   System.out.println("算术异常");
} catch (Exception e){
   System.out.println("未知异常");
}

// Code de mise en œuvre métier} catch (Exception e){

/ /Code de gestion des exceptions

}

Processus d'exécution (ou logique) :

Si le code dans le bloc try peut s'exécuter correctement, alors "tout est normal" si le le code de logique métier dans le bloc try est exécuté Lorsqu'une exception se produit, le système génère automatiquement un objet d'exception, qui est soumis à l'environnement d'exécution Java. Ce processus est appelé émission d'une exception. Lorsque l'environnement d'exécution Java reçoit un objet d'exception, il recherchera un bloc catch capable de gérer l'objet d'exception. Si un bloc catch approprié est trouvé, l'objet d'exception sera transmis au bloc catch pour traitement. catching.Exception ; si l’environnement d’exécution Java ne trouve pas le bloc catch qui capture l’exception, l’environnement d’exécution se termine et le programme Java se ferme.

Remarque : que le bloc de code du programme se trouve dans un bloc try, ou même le code dans le bloc catch, tant qu'une exception se produit lors de l'exécution du bloc de code, le système générera toujours automatiquement une exception. objet. Si le programme ne définit aucun bloc catch pour ce code, l'environnement d'exécution Java ne peut pas trouver le bloc catch pour gérer l'exception et le programme se termine.

2.1.2 Système d'héritage des classes d'exception

Lorsque l'environnement d'exécution Java reçoit un objet d'exception, il déterminera si l'objet d'exception est une instance de la classe d'exception ou de sa sous-classe après le catch block. si tel est le cas, l'environnement d'exécution Java appellera le bloc catch pour gérer l'exception, sinon comparera à nouveau l'objet d'exception avec la classe d'exception dans le bloc catch suivant.

Processus de capture d'exception Java

Comme le montre l'image, il peut y avoir plusieurs blocs catch après le bloc try, qui doivent cibler différentes exceptions classes Fournit différentes méthodes de gestion des exceptions. Lorsque différentes situations inattendues se produisent dans le système, le système génère différents objets d'exception et le moteur d'exécution Java décide quel bloc catch utiliser pour gérer l'exception en fonction de la classe d'exception à laquelle appartient l'objet d'exception.

Dans des circonstances normales, si le bloc try est exécuté une fois, un seul bloc catch sera exécuté après le bloc try, et il n'est jamais possible d'exécuter plusieurs blocs catch. À moins que continue soit utilisé dans la boucle pour démarrer la boucle suivante et que le bloc try soit réexécuté dans la boucle suivante, cela peut entraîner l'exécution de plusieurs blocs catch.

Relation d'héritage entre les classes d'exceptions courantes en Java

Java把所有的非正常情况分为两种：异常和错误，它们都继承Throwable父类。

        Error错误，一般指与虚拟机相关的问题，如系统崩溃、虚拟机错误、动态链接失败、资源耗尽  等，这种错误无法恢复或不可能捕获，将导致应用程序中断。通常应用程序无法处理这些错误，因此应用程序不应该试图使用catch块来捕获Error对象，也无须声明可能抛出Error及其任何子类对象。

常见异常：

IndexOutOfBoundsException：数组越界异常，原因在于运行程序时输入的参数个数不够

NumberFormatException：数字格式异常，原因在于运行程序时输入的参数不是数字，而是字母

ArithmeticException：除0异常

Exception:当发生未知异常时，该异常对象总是Exception类或其子类的实例，可用Exception对应的catch块处理该异常

NullPointerException:空指针异常，当试图调用一个null对象的实例或者实例变量时，会引发此异常

注：进行异常捕获时不仅应该把Exception类对应的catch块放在最后，而且所有父类异常的catch块都应该排在子类异常catch块的后面，即先捕获小异常，再捕获大异常，否则将出现编译错误。（若父类在前，则排在它后面的子类的catch块将永远不会获得执行的机会，因为检索catch块是从上到下依次执行的）

2.1.3 Java7提供多异常捕获

在Java7之前，每个catch块只能捕获一种类型的异常，但从Java7开始，一个catch块可以捕获多种类型的异常。

使用一个catch块捕获多种类型的异常时需要注意如下两个地方：

• 捕获多种类型的异常时，多种异常类型之间用 | 隔开。

• 捕获多种类型的异常时，异常变量有隐式的final修饰，因此程序不能对异常变量重新赋值。

try {
         int a = Integer.parseInt(args[0]);
         int b = Integer.parseInt(args[1]);
         int c = a / b;
         System.out.println("您输入的两个数相除的结果是："+c);
      } catch (IndexOutOfBoundsException|NumberFormatException|ArithmeticException e){
         System.out.println("程序发生了数组越界、数字格式异常、算术异常之一");
         
         // 捕获多异常时，异常变量默认有final修饰
         // 所以下面代码编译报错
//        e = new ArithmeticException("text");
      } catch (Exception e){
         System.out.println("未知错误");
         
         // 捕获一种类型的异常时，异常变量没有final修饰
         // 所有下面代码完全正确
         e = new RuntimeException("test");
      }

2.1.4 访问异常信息

         如果程序需要在catch块中访问异常对象的相关信息，则可以通过访问catch后面括号中的异常形参来获得。当Java运行时决定调用某个catch块来处理该异常对象时，会将异常对象赋给catch块后的异常参数，程序即可通过该参数来获得异常的相关信息。

所有的异常对象都包含了如下几个常用方法：

• getMessage()：返回该异常的详细描述字符串。

• printStackTrace()：将该异常的跟踪栈信息输出到标准错误流。

• printStackTrace(PrintStream s)：将该异常的跟踪栈信息输出到指定输出流。

• getStackTrace()：返回该异常的跟踪栈信息。

2.1.5 使用finally

 有时，程序在try块里打开了一些物理资源（例如数据库连接、网络连接和磁盘文件等），这些物理资源都必须显示回收。

注：Java的垃圾回收机制不会回收任何物理资源，垃圾回收机制只能回收堆内存中对象所占用的内存。

         为了保证一定能回收try块中打开的物理资源，异常处理机制提供了finally块。不管try块中的代码是否出现异常，也不管哪一个catch块是否被执行，甚至在try块或者catch块中执行了return语句，finally块总会被执行。

完整的Java异常处理语法结构：

try{

// 业务实现代码

} catch (Exception1 e){

// 异常处理块1

} catch (Exception2 e){

// 异常处理块2

} finally {

// 资源回收块

}      

Seul le bloc try est requis dans la structure syntaxique de gestion des exceptions. S'il n'y a pas de bloc try, il ne peut pas y avoir de bloc catch et de bloc final; le bloc doit au moins apparaître L'un d'eux peut également apparaître en même temps ; il peut y avoir plusieurs blocs catch, et le bloc catch qui intercepte l'exception de la classe parent doit être situé derrière l'exception de la sous-classe catch mais il ne peut pas y avoir uniquement des blocs try ; pas de blocs catch, et pas de blocs final ; plusieurs blocs catch doivent venir après le bloc try et le bloc final doit venir après tous les blocs catch.

Remarque : à moins que la méthode pour quitter la machine virtuelle ne soit appelée dans le bloc try ou le bloc catch, quel que soit le code exécuté dans le bloc try ou le bloc catch ou la situation qui se produit, le bloc final de gestion des exceptions sera toujours exécuté.

Dans des circonstances normales, essayez d'éviter d'utiliser des instructions telles que return ou throw in the final bloc qui provoquent l'arrêt de la méthode, sinon des situations très étranges pourraient se produire.

2.1.6 Imbrication de la gestion des exceptions

La situation dans laquelle un processus complet de gestion des exceptions est inclus dans un bloc try, un bloc catch ou un bloc enfin est appelée imbrication de la gestion des exceptions.

Le code du processus de gestion des exceptions peut être placé n'importe où où le code exécutable peut être placé, de sorte que le processus complet de gestion des exceptions peut être placé dans un bloc try, un bloc catch ou un bloc final.

Il n'y a pas de limite évidente à la profondeur de la gestion des exceptions imbriquées, mais il n'est généralement pas nécessaire d'utiliser plus de deux niveaux de gestion des exceptions imbriquées. Si le niveau est trop profond, ce n'est pas nécessaire, mais ce sera le cas. réduire la lisibilité du programme.

2.1.7 L'instruction try de Java7 qui ferme automatiquement les ressources

Java7 a amélioré la fonction de l'instruction try Elle permet de suivre une paire de parenthèses par le mot-clé try Les parenthèses peuvent déclarer. , Initialisez une ou plusieurs ressources. Les ressources ici font référence aux ressources qui doivent être explicitement fermées à la fin du programme (telles que les connexions à la base de données, les connexions réseau, etc.). déclaration.

Remarque : Afin de garantir que l'instruction try peut fermer la ressource normalement, ces classes d'implémentation de ressources doivent implémenter l'interface AutoCloseable ou Closeable. Pour implémenter ces deux interfaces, la méthode close() doit être implémentée. (Closeable est une sous-interface d'AutoCloseable ; la méthode close() dans l'interface Closeable déclare qu'elle lève IOException, donc sa classe d'implémentation ne peut déclarer qu'elle lève IOException ou sa sous-classe lors de l'implémentation de la méthode close() ; la close dans la déclaration de la méthode AutoCloseable interface () lève une exception, de sorte que sa classe d'implémentation peut déclarer qu'elle lancera n'importe quelle exception lors de l'implémentation de la méthode close())

L'instruction try qui ferme automatiquement la ressource équivaut à contenir un bloc final implicite (Ce bloc final est utilisé pour fermer les ressources), donc cette instruction try ne peut avoir ni un bloc catch ni un bloc final. Si le programme en a besoin, plusieurs blocs catch et un bloc final peuvent être inclus après l'instruction try qui ferme automatiquement la ressource.

Java7 a réécrit presque toutes les "classes de ressources" (y compris diverses classes de fichiers IO, Connection, Statement et autres interfaces de programmation JDBC). Les classes de ressources réécrites implémentent toutes l'interface AutoCloseable ou Closeable.

2.2 Exceptions vérifiées et système d'exceptions d'exécution

Les exceptions Java sont divisées en deux catégories : les exceptions vérifiées et les exceptions d'exécution (exceptions d'exécution, certaines sont également appelées exceptions non vérifiées). Toutes les instances de la classe RuntimeException et de ses sous-classes sont appelées exceptions Runtime ; les instances d'exception qui ne sont pas des classes RuntimeException et leurs sous-classes sont appelées exceptions vérifiées. (Pour identifier le type d'exception lors de son utilisation, il suffit de regarder la classe d'exception déclarée pour savoir)

Seul le langage Java fournit des exceptions vérifiées, et les autres langages ne fournissent pas d'exceptions vérifiées. Java considère que les exceptions vérifiées sont des exceptions qui peuvent être gérées (réparées), le programme Java doit donc explicitement gérer les exceptions vérifiées. Si le programme ne gère pas les exceptions vérifiées, une erreur se produira lors de la compilation du programme et sa compilation échouera.

Il existe deux façons de gérer les exceptions Checked :

• La méthode actuelle sait clairement comment gérer l'exception, et le programme doit utiliser le bloc try...catch pour intercepter l'exception, puis corrigez l'exception dans le bloc catch correspondant.

• La méthode actuelle ne sait pas comment gérer cette exception et doit être déclarée pour lever cette exception lors de la définition de la méthode.

Les exceptions d'exécution sont plus flexibles. Les exceptions d'exécution n'ont pas besoin d'être explicitement déclarées pour être levées. Si le programme doit intercepter les exceptions d'exécution, il peut également être implémenté en utilisant try... attraper des blocs.

Remarque : technologie de base Java

        在Exception层次结构中，有两个分支：一个分支派生于RuntimeException；另一个分支包含其他异常。划分这两个分支的规则是：由程序错误导致的异常属于RuntimeException；而程序本身没有问题，但由于像I/O错误这类问题导致的异常属于其他异常。

          Java语言规范将派生于Error类或RuntimeException类的所有异常称为未（不受？）检查异常（unchecked），所有其他的异常称为已检查异常（checked）。（在编译期间进行检查，编译器将检查是否为所有的已检查异常提供了异常处理器）  ？？？？？？？？？？？ 有待讨论

2.3 使用throws抛出异常

       使用throws声明抛出异常的思路是，当前方法不知道如何处理这种类型的异常，该异常应该由上一级调用者处理；如果main方法也不知道如何处理这种类型的异常，也可以使用throws声明抛出异常，该异常将交给JVM处理。JVM对异常的处理方法是，打印异常的跟踪栈信息，并中止程序运行，这就是平时我们的程序在遇到异常后自动结束的原因。

         throws声明抛出只能在方法签名中使用，throws可以声明多个异常类，多个异常类之间使用逗号隔开。

         一旦使用throws语句声明抛出异常，那么就无需使用try...catch块来捕获该异常了。

        使用throws声明抛出异常时有一个限制，就是方法重写时“两下”中的一条规则：子类方法声明抛出的异常类型应该是父类方法声明抛出的异常类型的子类或相同，子类方法声明抛出的异常不允许比父类方法声明抛出的异常多。（即设置了上限）

使用Checked异常至少存在如下两大不便之处：

• 对于程序中的Checked异常，Java要求必须显示捕获并处理该异常，或者显示声明抛出该异常，这增加了编程复杂度。

• 如果在方法中显示声明抛出Checked异常，将会导致方法签名与异常耦合，如果该方法是重写父类的方法，则该方法抛出的异常还会受到被重写方法所抛出异常的限制。

         在大部分时候推荐使用Runtime异常，而不使用Checked异常，尤其当程序需要自行抛出异常时，使用Runtime异常将更加简洁。

         当使用Runtime异常时，程序无需在方法中声明抛出Checked异常，一旦发生了自定义错误，程序只管抛出Runtime异常即可。对于Runtime异常，Java编译器不要求必须进行异常捕获处理或者抛出声明，由程序员自行决定。

         使用Runtime异常省事，但Checked异常也有其优势，Checked异常能在编译时提醒程序员代码可能存在的问题，提醒程序员必须注意处理该异常，或者声明该异常有方法的调用者来处理，从而避免程序员因为粗心而忘记处理该异常的错误。

2.4 使用throw抛出异常

       当程序出现错误时，系统会自动抛出异常，除此之外，Java也允许程序自行抛出异常，自行抛出异常使用throw语句来完成。

2.5 自定义异常类

       用户自定义异常都应该继承Exception基类，如果希望自定义Runtime异常，则应该继承RuntimeException基类。定义异常类时通常需要提供两个构造器：一个是无参数的构造器；另一个是带一个字符串参数的构造器，这个字符串将作为该异常对象的描述信息（即异常对象的getMessage()方法的返回值）。

package AuctionException;

// 自定义异常都要继承Exception基类，如果希望自定义Runtime异常，则应该继承RuntimeException基类。
// 自定义异常类需要提供两个构造器：一个是无参数的构造器；另一个是带一个字符串参数的构造器，这个字符串作为
// 该异常对象的描述信息(即异常对象的getMessage()方法的返回值)
public class AuctionException extends Exception{
   
   //1、无参数的构造器
   public AuctionException(){
   }
   //2、带一个字符串参数的构造器
   public AuctionException(String msg){
      // 通过super调用父类的构造器
      super(msg);
   }
}

2.6 catch和throw同时使用

       在实际应用中，当一个异常出现时，单靠某个方法无法完全处理该异常，必须由几个方法协作才可以完全处理该异常。也就是说，在异常出现的当前方法中，程序只对异常进行部分处理，还有些处理需要在该方法的调用者中才能完成，所以应该再次抛出异常，让该方法的调用者也能捕获到异常。

         为了实现这种通过多个方法协作处理同一个异常的情形，可以在catch块中结合throw语句来完成。

         这种catch和throw结合使用使用的情况在大型企业级应用中非常常用，企业级应用对异常的处理通常分成两个部分：一是后台需要通过日志来记录异常发生的详细情况；二是应用还需要根据异常向应用使用者传达某种提示。

package CatchAndThrow;

import AuctionException.AuctionException;

public class CatchAndThrow {
   
   private double initPrice = 30.0;
   
   // 因为该方法中显示抛出了AuctionException异常
   // 所以此处需要声明抛出AuctionException异常
   public void bid(String bidPrice) throws AuctionException{
      double d = 0.0;
      try {
         d = Double.parseDouble(bidPrice);
      } catch (Exception e){
         
         // 此处完成本方法中可以对异常执行的修复处理
         // 此处仅仅是控制台打印异常的跟踪栈信息
         e.printStackTrace();
         
         // 再次抛出自定义异常
         throw new AuctionException("竞拍价必须是数值，不能包含其他字符");
      }
      
      if (initPrice > d){
         throw new AuctionException("竞拍价比起拍价低，不允许竞拍");
      }
      
      initPrice = d;
   }
   
   public static void main(String[] args){
      
      CatchAndThrow catchAndThrow = new CatchAndThrow();
      try{
         catchAndThrow.bid("df");
      } catch (AuctionException ae){
         // 再次捕获到bid()方法中的异常，并对该异常进行处理，此处是将异常的详细描述信息输出到标准错误(err)输出
         System.err.println(ae.getMessage());
      }
   }
}

2.7 异常跟踪栈

       异常对象的printStackTrace()方法用于打印异常的跟踪栈信息，根据printStackTrace()方法的输出结果，开发者可以找到异常的源头，并跟踪到异常一路触发的过程。

3、常见问题

3.1 为什么在finally块中不能访问try块中声明的变量？

答：try块里声明的变量是代码块内局部变量，它只在try块内有效，在catch块及finally块中不能访问该变量。

3.2 为什么最好不要使用catch all语句？

答：所谓catch all语句指的是一种异常捕获模块，它可以处理程序发生的所有可能异常。例如使用Exception或者Throwable类捕获所有异常，虽然这种方式能够处理异常，但是它不能精确描述引发异常的原因，我们很难进行准确的排查。

3.3 有没有关于注解方式的异常处理？

答：有的，比如spring有基于注解的全局异常处理方式（使用@ExceptionHandler）

4、参考文献

摘自《疯狂Java讲义 》第三版，文中代码模仿书中例子所敲。

今天的分享就到这了，希望大家多多指正，互相学习~

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