#【异常二】JAVA异常处理机制
摘要
除非你能解决（或必须要处理）这个异常，否则不要捕获它，如果打算记录错误消息，那么别忘了把它再抛出去。 异常既代表一种错误，又可以代表一个消息。
为什么需要异常
Java中异常提供了一种识别及响应错误情况的一致性机制，有效地异常处理能使程序更加健壮、易于调试。异常之所以是一种强大的调试手段，在于其回答了以下三个问题：
- 什么出了错?
- 在哪出的错?
- 为什么出错? 在有效使用异常的情况下，异常类型回答了“什么”被抛出，异常堆栈跟踪回答了“在哪“抛出，异常信息回答了“为什么“会抛出。
Java异常处理机制为：抛出异常，捕捉异常
抛出异常：
当一个方法出现错误引发异常时，方法创建异常对象并交付运行时系统，异常对象中包含了异常类型和异常出现时的程序状态等异常信息。运行时系统负责寻找处置异常的代码并执行。
捕获异常：
在方法抛出异常之后，运行时系统将转为寻找合适的异常处理器（exception handler）。潜在的异常处理器是异常发生时依次存留在调用栈中的方法的集合。当异常处理器所能处理的异常类型与方法抛出的异常类型相符时，即为合适的异常处理器。
运行时系统从发生异常的方法开始，依次回查调用栈中的方法，直至找到含有合适异常处理器的方法并执行。当运行时系统遍历调用栈而未找到合适的异常处理器，则运行时系统终止。同时，意味着Java程序的终止。
运行时异常、错误或可查异常处理方式
由于运行时异常(RuntimeException)的不可查性，为了更合理、更容易地实现应用程序，Java规定，运行时异常将由Java运行时系统自动抛出，允许应用程序忽略运行时异常。
对于方法运行中可能出现的错误(Error)，当运行方法不欲捕捉时，Java允许该方法不做任何抛出声明。因为，大多数Error异常属于永远不能被允许发生的状况，也属于合理的应用程序不该捕捉的异常。
对于所有的可查异常，Java规定：一个方法必须捕捉，或者声明抛出方法之外。也就是说，当一个方法选择不捕捉可查异常时，它必须声明将抛出异常。
能够捕捉异常的方法，需要提供相符类型的异常处理器。所捕捉的异常，可能是由于自身语句所引发并抛出的异常，也可能是由某个调用的方法或者Java运行时系统抛出的异常。也就是说，一个方法所能捕捉的异常，一定是Java代码在某处所抛出的异常。简单地说，异常总是先被抛出，后被捕捉的。
Java异常的捕获和处理是一个不容易把握的事情，如果处理不当，不但会让程序代码的可读性大大降低，而且导致系统性能低下，甚至引发一些难以发现的错误。
异常处理关键字
Java异常处理涉及到五个关键字，分别是：try、catch、finally、throw、throws。 下面将骤一介绍， 通过认识这五个关键字，掌握基本异常处理知识。
try-catch
在Java中，异常通过try-catch语句捕获。其一般语法形式为：
try {
// 被检测的代码
// 可能出现的代码
} catch (异常类名 变量){
// 异常的 处理方式
}
关键词try后的一对大括号将一块可能发生异常的代码包起来，称为监控区域。Java方法在运行过程中出现异常，则创建异常对象。将异常抛出监控区域之外，由Java运行时系统试图寻找匹配的catch子句以捕获异常。若有匹配的catch子句，则运行其异常处理代码，try-catch语句结束。
匹配的原则是：
如果抛出的异常对象属于catch子句的异常类，或者属于该异常类的子类，则认为生成的异常对象与catch块捕获的异常类型相匹配。捕捉运行时系统自动抛出“除数为0”引发的ArithmeticException异常：
public class ExceptionDemo1 {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 0;
try {
int c=a/b;
}
catch (ArithmeticException e) {
System.out.println("算术异常，除数为0");
}
}
}
运行结果
算术异常，除数为0
try-catch-finally
try-catch语句还可以包括第三部分，就是finally子句。它表示无论是否出现异常，都应当执行的内容。try-catch-finally语句的一般语法形式为：
try {
// 被检测的代码
// 可能出现的代码
} catch(异常类名 变量){
// 异常的 处理方式
} finally{
//必须要执行的代码
}
try 块
用于捕获异常。其后可接零个或多个catch块，如果没有catch块，则必须跟一个finally块。
catch 块：
用于处理try捕获到的异常。
inally 块：
无论是否捕获或处理异常，finally块里的语句都会被执行。当在try块或catch块中遇到return语句时，finally语句块将在方法返回之前被执行。在以下4种特殊情况下，finally块不会被执行：
- 在finally语句块中发生了异常。
- 在前面的代码中用了System.exit()退出程序。
- 程序所在的线程死亡。
- 关闭CPU。 捕捉数组下标越界异常：
public class ExceptionDemo2 {
public static void main(String args[]) {
int[] a = new int[3];
try {
a[3] = 10;
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
System.out.println("数组下标越界异常");
} finally {
System.out.println("最终始终要执行");
}
}
}
运行结果：
数组下标越界异常
最终始终要执行
try-catch-finally 规则
- 必须在try之后添加 catch 或 finally 块。try 块后可同时接 catch 和finally 块，但至少有一个块。
- 必须遵循块顺序：若代码同时使用 catch 和finally 块，则必须将 catch 块放在 try 块之后。
- catch 块与相应的异常类的类型相关。
- 一个 try 块可能有多个 catch 块。若如此，则执行第一个匹配块。即Java虚拟机会把实际抛出的异常对象依次和各个catch代码块声明的异常类型匹配，如果异常对象为某个异常类型或其子类的实例，就执行这个catch代码块，不会再执行其他的 catch代码块
- 可嵌套 try-catch-finally 结构。
- 在 try-catch-finally 结构中，可重新抛出异常。
- 除了下列情况，总将执行 finally 做为结束：
- JVM 过早终止（调用 System.exit(int)）;
- 在 finally 块中抛出一个未处理的异常;
- 计算机断电、失火、或遭遇病毒攻击;
try、catch、finally语句块的执行顺序
- 当try没有捕获到异常时：try语句块中的语句逐一被执行，程序将跳过catch语句块，执行finally语句块和其后的语句；
- 当try捕获到异常，catch语句块里没有处理此异常的情况：当try语句块里的某条语句出现异常时，而没有处理此异常的catch语句块时，此异常将会抛给JVM处理，finally语句块里的语句还是会被执行，但finally语句块后的语句不会被执行；
- 当try捕获到异常，catch语句块里有处理此异常的情况：在try语句块中是按照顺序来执行的，
当执行到某一条语句出现异常时，程序将跳到catch语句块，并与catch语句块逐一匹配;找到与之对应的处理程序，其他的catch语句块将不会被执行;而try语句块中，出现异常之后的语句也不会被执行，catch语句块执行完后，执行finally语句块里的语句，最后执行finally语句块后的语句；图示try、catch、finally语句块的执行顺序：
抛出异常
任何Java代码都可以抛出异常，如：自己编写的代码、来自Java开发环境包中代码，或者Java运行时系统。无论是谁，都可以通过Java的throw语句抛出异常。从方法中抛出的任何异常都必须使用throws子句。
抛出异常throw
Throw在方法内部，用来抛出一个Throwable类型的异常。程序会在throw语句后立即终止，它后面的语句执行不到，然后在包含它的所有try块中（可能在上层调用函数中）从里向外寻找含有与其匹配的catch子句的try块。
如果抛出了检查异常，则还应该在方法头部声明方法可能抛出的异常类型。该方法的调用者也必须检查处理抛出的异常。
如果所有方法都层层上抛获取的异常，最终JVM会进行处理，处理也很简单，就是打印异常消息和堆栈信息。如果抛出的是Error或RuntimeException，则该方法的调用者可选择处理该异常。
抛出数组下标越界异常：
public class ExceptionDemo3 {
public static void main(String args[]) {
int[] a = new int[3];
try {
a[3] = 10;
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("数组 下标越界异常了");
}
}
}
运行结果：
Exception in thread "main"java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException:数组下标越界异常了
atExceptionDemo3.main(ExceptionDemo3.java:11)
throw只是抛出异常暂时不做处理，但是总有一个地方要处理异常。
throws 对异常的说明
如果一个方法可能会出现异常，但没有能力处理这种异常，可以在方法声明处用throws子句来声明抛出异常。throws语句用在方法定义时声明该方法要抛出的异常类型，如果抛出的是Exception异常类型，则该方法被声明为抛出所有的异常，但不推荐直接使用Exception
当方法抛出异常列表的异常时，方法将不对这些类型及其子类类型的异常作处理，而抛向调用该方法的方法，由他去处理。如果调用者不想处理该异常，可以继续向上抛出，但最终要有能够处理该异常的调用者。
Throws抛出异常的规则
- 如果是不可查异常（unchecked exception），即Error、RuntimeException或它们的子类，那么可以不使用throws关键字来声明要抛出的异常，编译仍能顺利通过，但在运行时会被系统抛出。
- 必须声明方法可抛出的任何可查异常（checked exception）。即如果一个方法可能出现受可查异常，要么用try-catch语句捕获，要么用throws子句声明将它抛出，否则会导致编译错误
- 仅当抛出了异常，该方法的调用者才必须处理或者重新抛出该异常。当方法的调用者无力处理该异常的时候，应该继续抛出，而不是囫囵吞枣。
- 调用方法必须遵循任何可查异常的处理和声明规则。若覆盖一个方法，则不能声明与覆盖方法不同的异常。声明的任何异常必须是被覆盖方法所声明异常的同类或子类。
自定义异常
使用Java内置的异常类可以描述在编程时出现的大部分异常情况。除此之外，用户还可以自定义异常。用户自定义异常类，只需继承Exception类即可。在程序中使用自定义异常类，大体可分为以下几个步骤。
- 创建自定义异常类。
- 在方法中通过throw关键字抛出异常对象。
- 如果在当前抛出异常的方法中处理异常，可以使用try-catch语句捕获并处理；否则在方法的声明处通过throws关键字指明要抛出给方法调用者的异常，继续进行下一步操作。
- 在出现异常方法的调用者中捕获并处理异常。
自定义的异常：
public class FuShuException extends Exception {
public FuShuException() {
super();
}
public FuShuException(String message) {
super(message);
}
}
public class ExceptionDemo {
public static void main(String[] args) {
int avg;
try {
avg = getAvg(50,60,-70,80);
} catch (FuShuException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//计算成绩平均数
private static int getAvg(int...source)throws FuShuException {
int sum=0;
for (int i : source) {
if (i<0) {
throw new FuShuException("成绩错误:"+i);
}
sum=sum+i;
}
return sum/source.length;
}
}
运行结果
FuShuException:成绩错误:-70
at ExceptionDemo.getAvg(ExceptionDemo.java:19)
at ExceptionDemo.main(ExceptionDemo.java:8)
自定义异常携带数据、状态码
异常类定义
import lombok.Data;
@Data
public class TubidaRuntimeException extends RuntimeException {
/**
* 错误状态码
*/
private int code;
/**
* 错误结果
*/
private Object result;
public TubidaRuntimeException() {
super();
}
public TubidaRuntimeException(String message) {
super(message);
}
public TubidaRuntimeException(String message, Throwable cause) {
super(message, cause);
}
public TubidaRuntimeException(Throwable cause) {
super(cause);
}
protected TubidaRuntimeException(String message, Throwable cause,
boolean enableSuppression,
boolean writableStackTrace) {
super(message, cause, enableSuppression, writableStackTrace);
}
/**
* 途必达自定义异常
*
* @param code 错误码
* @param format 格式化字符串
* @param paras 参数
*/
public TubidaRuntimeException(int code, String format, Object... paras) {
super(String.format(format, paras));
this.result = null;
this.code = code;
}
/**
* 途必达自定义异常
*
* @param result 结果
* @param code 错误码
* @param format 格式化字符串
* @param paras 参数
*/
public TubidaRuntimeException(Object result, int code, String format, Object... paras) {
super(String.format(format, paras));
this.result = result;
this.code = code;
}
}
抛出异常
Object main = 1;
throw new TubidaRuntimeException(main, -100 , "该票已游玩");
处理异常
// 前台请求代码
try {
String reqJson = ""; // 前台请求字符串
String response = requestHandle(reqJson); // 这里会抛出异常
// 输出请求结果
this.responseString(response);
} catch (TubidaRuntimeException ex) {
this.responseError(ex.getCode(), ex.getMessage(), ex.getResult());
} catch (InvocationTargetException ex) {
this.WriteException(ex.getTargetException());
} catch (Exception ex) {
this.WriteException(ex);
}
private void WriteException(Throwable ex) throws Exception {
ex.printStackTrace();
String msg = ex.getMessage();
if (StringHelper.IsEmpty(msg)) {
msg = ex.getClass().getName();
}
this.responseError(0, msg, null);
}
private void responseError(int status, String msg, Object result){
HashMap<String, Object> ret = new HashMap<String, Object>();
ret.put("status", status);
ret.put("msg", msg);
ret.put("result", result);
this.responseObject(ret);
}
private void responseObject(Object obj) throws Exception {
String json = JSONHelper.SerializeObject(obj);
responseString(json);
}
private void responseString(String str) throws Exception {
// 将字符串输出到前台
}
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