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Java中異常的產生原因及如何處理

王林轉載: 2023-04-20 12:37:061051瀏覽

Java中異常的產生原因及如何處理

Java中的例外（Exception）又稱為例外，是程式執行期間發生的事件，它中斷正在執行程式的正常指令流。為了能夠及時有效地處理程式中的運行錯誤，必須使用異常類別。

1. 異常產生的原因和分類

1.1 異常產生的原因

在Java中異常產生，主要是有三種原因：

（1）編寫程式碼中的錯誤所產生的異常，例如陣列越界、空指標異常等，這種異常叫做未檢查的異常，一般需要在類別中處理這些異常

（2）Java內部錯誤發生的異常，Java虛擬機產生異常

（3）透過throw （拋出異常）語句手動產生的異常，這種異常叫做檢查的異常，一般是用來給方法調用者一些必要的資訊

1.2 異常分類

Java中異常的產生原因及如何處理

（1）Throwable：是異常體系的頂層類，其衍生出兩個重要的子類, Error 和Exception

# 而Error 和Exception 兩子類別分別表示錯誤和例外。

差異就是不檢查異常（Unchecked Exception）和檢查異常（Checked Exception）。

（2）Exception 類別用於使用者程式可能出現的異常情況，它也是用來建立自訂異常類型類別的類別。

（3）Error 定義了在通常環境下不希望被程式捕獲的例外。 Error 類型的異常用於 Java 運行時由系統顯示與運行時系統本身相關的錯誤。堆疊溢位是這種錯誤的一例。

異常可能在編譯時發生，也有可能在程式執行時發生，根據發生時機不同，可以分為：

執行階段異常都是RuntimeException 類別及其子類別異常，如NullPointerException、IndexOutOfBoundsException 等，這些例外狀況是不檢查異常，程式中可以選擇捕獲處理，也可以不處理。這些異常一般由程式邏輯錯誤所引起，程式應該從邏輯角度盡量避免這類異常的發生。

例如：

Java中異常的產生原因及如何處理

#編譯時異常是指RuntimeException 以外的例外，在類型上都屬於Exception類別及其子類別。從程式語法角度講是必須進行處理的異常，如果不處理，程式就不能編譯通過。如 IOException、ClassNotFoundException 等以及使用者自訂的 Exception 異常，一般情況下不自訂檢查異常。

例如

class Person implements Cloneable{
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
public class Test01 {

    public static void main(String[] args) {
        Person person =new Person();
        Person person1 =(Person) person.clone();
    }
}

Java中異常的產生原因及如何處理

#2. 異常的處理

2.1 防禦式程式設計

錯誤在程式碼中是客觀存在的. 所以要讓程式出現問題的時候快速通知程式猿.

通知有兩種方式：

（1）LBYL在操作之前就做充分的檢查

private static int pide() {
        int a = 0, b = 0;
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        a = scanner.nextInt();
        b = scanner.nextInt();
        if (b == 0) {
            System.out.println("除数为0");
            return 0;
        } else {
            return a / b;
        }
    }

缺點：正常流程和錯誤處理流程程式碼混在一起, 程式碼整體條理不清晰。

（2）EAFP 先操作遇到問題再處理

private static int pide() {
        int a = 0, b = 0;
        try (Scanner scanner = new Scanner(System.in)) {
            a = scanner.nextInt();
            b = scanner.nextInt();
            return a / b;
        } catch (ArithmeticException exception) {
            System.out.println("除数为0");
            return 0;
        } 
    }

優點：正常流程和錯誤流程是分離開的, 程式設計師更關注正常流程，程式碼更清晰，容易理解程式碼

處理異常的核心想法就是EAFP

2.2 異常的拋出（throw）

在編寫程式時，如果程式中出現錯誤，這就需要將錯誤的訊息通知給呼叫者

這裡就可以藉助關鍵字throw，拋出一個指定的異常對象，將錯誤訊息告知給呼叫者。

例如寫一個運行時異常

    public static void func2(int a) {
        if(a == 0) {
           //抛出的是一个指定的异常，最多的使用方式是，抛出一个自定义的异常
            throw new RuntimeException("a==0");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        func2(0);
    }

Java中異常的產生原因及如何處理注意：

##（1 ）throw必須寫在方法體內部

（2）如果拋出的是編譯時異常，使用者就必須要處理，否則無法透過編譯

（3）如果拋出的執行時期異常，則可以不用處理，直接交給JVM來處理

（4）一旦出現異常，後面的程式碼就不會執行#

2.3 异常的捕获

2.3.1 throws异常声明

Java中異常的產生原因及如何處理

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。

格式：

修饰符返回值类型方法名(参数列表) throws 异常类型 {

}

如果说方法内部抛出了多个异常，throws之后就必须跟多个异常类型，用逗号进行分隔

    public static void func2(int a) throws CloneNotSupportedException, FileNotFoundException {
        if(a == 0) {
            throw new CloneNotSupportedException("a==0");
        }
        if(a == 1) {
            throw new FileNotFoundException();
        }
    }

如果抛出多个异常类型有父子关系，直接声明父类

    public static void func2(int a) throws Exception {
        if(a == 0) {
            throw new CloneNotSupportedException("a==0");
        }
        if(a == 1) {
            throw new FileNotFoundException();
        }
    }

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

   public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException, CloneNotSupportedException {
        func2(0);
    }

2.3.2 try-catch捕获异常并处理

当程序抛出异常的时候，程序员通过try-each处理了异常

    public static void main(String[] args) {
        try {
            int[] array = null;
            System.out.println(array.length);
        }catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("捕获到了一个空指针异常！");
        }
        System.out.println("其他程序！");
    }

如果程序抛出异常，不处理异常，那就会交给JVM处理，JVM处理就会把程序立即终止

并且，即使用了try-each 也必须捕获一个对应的异常，如果不是对应异常，也会让JVM进行处理

Java中異常的產生原因及如何處理

如果try抛出多个异常，就必须用多个catch进行捕获

这里注意，用多个catch进行捕获，不是同时进行捕获的，因为不可能同时抛不同的异常

    public static void main(String[] args) {
        try {
            int[] array = null;
            System.out.println(array.length);
        }catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("捕获到了一个空指针异常！");
        }catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("捕获到了一个算术异常！");
        }
        System.out.println("其它代码逻辑！");
    }

也可以简写一下

    public static void main(String[] args) {
        try {
            int[] array = null;
            System.out.println(array.length);
        }catch (NullPointerException  | ArithmeticException e) {
            System.out.println("捕获到了一个空指针或算术异常！");
        }
        System.out.println("其它代码逻辑！");
    }

如果异常之间具有父子关系，那就必须子类异常在前，父类异常在后catch，不然会报错

    public static void main(String[] args) {
        try {
            int[] array = null;
            System.out.println(array.length);
        }catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("捕获到了一个空指针异常！");
        }catch (Exception) {
            System.out.println("捕获到了一个算术异常！");
        }
        System.out.println("其它代码逻辑！");
    }

2.3.3 finally

finally用来进行资源回收，不论程序正常运行还是退出，都需要回收资源

并且异常会引发程序的跳转，可能会导致有些语句执行不到

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        try {
            int[] array = null;
            System.out.println(array.length);
        }catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("捕获到了一个空指针异常！");
        }catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("捕获到了一个算术异常！");
        }finally {
            scanner.close();
            System.out.println("进行资源关闭！");
        }
        System.out.println("其它代码逻辑！");
    }

Java中異常的產生原因及如何處理

如果不为空，那么finally还会被执行吗

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        try {
            int[] array = {1,2,3};
            System.out.println(array.length);
        }catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("捕获到了一个空指针异常！");
        }catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("捕获到了一个算术异常！");
        }finally {
            scanner.close();
            System.out.println("进行资源关闭！");
        }
        System.out.println("其它代码逻辑！");
    }

Java中異常的產生原因及如何處理

所以，不管程序会不会抛出异常，finally都会执行

如果将资源写在try中会自动帮助，关掉资源的

    public static void main(String[] args) {
        try (Scanner scanner = new Scanner(System.in)) {
            int[] array = {1, 2, 3};
            System.out.println(array.length);
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("捕获到了一个空指针异常！");
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("捕获到了一个算术异常！");
        } finally {
            System.out.println("进行资源关闭！");
        }
        System.out.println("其它代码逻辑！");
    }

下面看这一段代码

    public static int func(int a) {
        try{
            if(a == 0) {
                throw  new ArithmeticException();
            }
            return a;
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("算术异常！");
        } finally {
            return 20;
        }
    }

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

Java中異常的產生原因及如何處理

可以发现即使有return，finally也会被执行

总结一下：

throw抛出异常，throws声明异常

finally语句一定会执行

3.自定义异常类

虽然java中有很多异常类，但是在实际开发中所遇到的一些异常，不能完全表示，

所以这就需要我们自定义异常类

举一个例子

先自定义一个运行时异常

//自定义了一个运行时异常
public class MyException extends RuntimeException{
    public MyException() {

    }
    public MyException(String message) {
        super(message);
    }
}

写一个类来捕获这个自定义异常

public class Test04 {
    public static void func(int a ) {
        throw new MyException("呵呵！");
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            func(20);
        }catch (MyException myException) {
            myException.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println("sadasdasd");
        }

    }
}

下面写一个用户登录的自定义异常类

class UserNameException extends RuntimeException {
    public UserNameException() {

    }
    public UserNameException(String message) {
        super(message);
    }
}
class PasswordException extends RuntimeException {

    public PasswordException() {
    }

    public PasswordException(String message) {
        super(message);
    }
}

public class LogIn {
    private static String uName = "admin";
    private static String pword = "1111";

    public static void loginInfo(String userName, String password) {
        if ( !uName.equals(userName)) {
            throw new UserNameException("用户名错误！");
        }
        if ( !pword.equals(password)) {
            throw new RuntimeException("密码错误！");

        }
        System.out.println("登录成功！");
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            loginInfo("admin","1111");
        } catch (UserNameException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (PasswordException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

注意：

自定义异常默认会继承 Exception 或者 RuntimeException

继承于 Exception 的异常默认是受查异常

继承于 RuntimeException 的异常默认是非受查异常

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Java jvm 父类子类 try throw catch Error 指针继承栈堆值类型 finally 空指针对象事件

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