在 Java 中,异常处理是一种重要的编程概念,用于处理程序执行过程中可能出现的错误或异常情况。
异常是程序中的一些错误,但并不是所有的错误都是异常,并且错误有时候是可以避免的。
比如说,你的代码少了一个分号,那么运行出来结果是提示是错误 ,如果你用 ,那么你是因为你用 0 做了除数,会抛出 的异常。
异常发生的原因有很多,通常包含以下几大类:
- 用户输入了非法数据。
- 要打开的文件不存在。
- 网络通信时连接中断,或者JVM内存溢出。
这些异常有的是因为用户错误引起,有的是程序错误引起的,还有其它一些是因为物理错误引起的。
要理解 Java 异常处理是如何工作的,你需要掌握以下三种类型的异常:
- 检查性异常:最具代表的检查性异常是用户错误或问题引起的异常,这些异常在编译时强制要求程序员处理。例如要打开一个不存在文件时,一个异常就发生了,这些异常在编译时不能被简单地忽略。
这类异常通常使用 块来捕获并处理异常,或者在方法声明中使用 子句声明方法可能抛出的异常。
try { // 可能会抛出异常的代码 } catch (IOException e) { // 处理异常的代码 }
或者:
public void readFile() throws IOException { // 可能会抛出IOException的代码 }
- 运行时异常: 这些异常在编译时不强制要求处理,通常是由程序中的错误引起的,例如 NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException 等,这类异常可以选择处理,但并非强制要求。
try { // 可能会抛出异常的代码 } catch (NullPointerException e) { // 处理异常的代码 }
- 错误: 错误不是异常,而是脱离程序员控制的问题,错误在代码中通常被忽略。例如,当栈溢出时,一个错误就发生了,它们在编译也检查不到的。
Java 提供了以下关键字和类来支持异常处理:
- try:用于包裹可能会抛出异常的代码块。
- catch:用于捕获异常并处理异常的代码块。
- finally:用于包含无论是否发生异常都需要执行的代码块。
- throw:用于手动抛出异常。
- throws:用于在方法声明中指定方法可能抛出的异常。
- Exception类:是所有异常类的父类,它提供了一些方法来获取异常信息,如 getMessage()、printStackTrace() 等。
所有的异常类是从 java.lang.Exception 类继承的子类。
Exception 类是 Throwable 类的子类。除了Exception类外,Throwable还有一个子类Error 。
Java 程序通常不捕获错误。错误一般发生在严重故障时,它们在Java程序处理的范畴之外。
Error 用来指示运行时环境发生的错误。
例如,JVM 内存溢出。一般地,程序不会从错误中恢复。
异常类有两个主要的子类:IOException 类和 RuntimeException 类。
在 Java 内置类中(接下来会说明),有大部分常用检查性和非检查性异常。
Java 语言定义了一些异常类在 java.lang 标准包中。
标准运行时异常类的子类是最常见的异常类。由于 java.lang 包是默认加载到所有的 Java 程序的,所以大部分从运行时异常类继承而来的异常都可以直接使用。
Java 根据各个类库也定义了一些其他的异常,下面的表中列出了 Java 的非检查性异常。
下面的表中列出了 Java 定义在 java.lang 包中的检查性异常类。
下面的列表是 Throwable 类的主要方法:
使用 try 和 catch 关键字可以捕获异常。try/catch 代码块放在异常可能发生的地方。
try/catch代码块中的代码称为保护代码,使用 try/catch 的语法如下:
try { // 程序代码 }catch(ExceptionName e1) { //Catch 块 }
Catch 语句包含要捕获异常类型的声明。当保护代码块中发生一个异常时,try 后面的 catch 块就会被检查。
如果发生的异常包含在 catch 块中,异常会被传递到该 catch 块,这和传递一个参数的方法是一样。
下面的例子中声明有两个元素的一个数组,当代码试图访问数组的第四个元素的时候就会抛出一个异常。
以上代码编译运行输出结果如下:
Exception thrown :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3 Out of the block
一个 try 代码块后面跟随多个 catch 代码块的情况就叫多重捕获。
多重捕获块的语法如下所示:
上面的代码段包含了 3 个 catch块。
可以在 try 语句后面添加任意数量的 catch 块。
如果保护代码中发生异常,异常被抛给第一个 catch 块。
如果抛出异常的数据类型与 ExceptionType1 匹配,它在这里就会被捕获。
如果不匹配,它会被传递给第二个 catch 块。
如此,直到异常被捕获或者通过所有的 catch 块。
该实例展示了怎么使用多重 try/catch。
在Java中, 和 关键字是用于处理异常的。
关键字用于在代码中抛出异常,而 关键字用于在方法声明中指定可能会抛出的异常类型。
关键字用于在当前方法中抛出一个异常。
通常情况下,当代码执行到某个条件下无法继续正常执行时,可以使用 关键字抛出异常,以告知调用者当前代码的执行状态。
例如,下面的代码中,在方法中判断 num 是否小于 0,如果是,则抛出一个 IllegalArgumentException 异常。
关键字用于在方法声明中指定该方法可能抛出的异常。当方法内部抛出指定类型的异常时,该异常会被传递给调用该方法的代码,并在该代码中处理异常。
例如,下面的代码中,当 readFile 方法内部发生 IOException 异常时,会将该异常传递给调用该方法的代码。在调用该方法的代码中,必须捕获或声明处理 IOException 异常。
一个方法可以声明抛出多个异常,多个异常之间用逗号隔开。
例如,下面的方法声明抛出 RemoteException 和 InsufficientFundsException:
finally 关键字用来创建在 try 代码块后面执行的代码块。
无论是否发生异常,finally 代码块中的代码总会被执行。
在 finally 代码块中,可以运行清理类型等收尾善后性质的语句。
finally 代码块出现在 catch 代码块最后,语法如下:
以上实例编译运行结果如下:
Exception thrown :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3 First element value: 6 The finally statement is executed
注意下面事项:
- catch 不能独立于 try 存在。
- 在 try/catch 后面添加 finally 块并非强制性要求的。
- try 代码后不能既没 catch 块也没 finally 块。
- try, catch, finally 块之间不能添加任何代码。
JDK7 之后,Java 新增的 语法结构,旨在自动管理资源,确保资源在使用后能够及时关闭,避免资源泄露 。
try-with-resources 是一种异常处理机制,它能够自动关闭在 try 块中声明的资源,无需显式地在 finally 块中关闭。
在 try-with-resources 语句中,你只需要在 try 关键字后面声明资源,然后跟随一个代码块。无论代码块中的操作是否成功,资源都会在 try 代码块执行完毕后自动关闭。。
try (resource declaration) { // 使用的资源 } catch (ExceptionType e1) { // 异常块 }
以上的语法中 try 用于声明和实例化资源,catch 用于处理关闭资源时可能引发的所有异常。
注意:try-with-resources 语句关闭所有实现 AutoCloseable 接口的资源。
以上实例输出结果为:
IOException in try block =>test.txt (No such file or directory)
以上实例中,我们实例一个 BufferedReader 对象从 test.txt 文件中读取数据。
在 try-with-resources 语句中声明和实例化 BufferedReader 对象,执行完毕后实例资源,不需要考虑 try 语句是正常执行还是抛出异常。
如果发生异常,可以使用 catch 来处理异常。
再看下不使用 try-with-resources 而改成 finally 来关闭资源,整体代码量多了很多,而且更复杂繁琐了:
以上实例输出结果为:
Entering try block IOException in try block =>test.txt (No such file or directory) Entering finally block
try-with-resources 语句中可以声明多个资源,方法是使用分号 分隔各个资源:
以上实例使用 Scanner 对象从 testRead.txt 文件中读取一行并将其写入新的 testWrite.txt 文件中。
多个声明资源时, 语句以相反的顺序关闭这些资源。 在本例中,PrintWriter 对象先关闭,然后 Scanner 对象关闭。
- 所有异常都必须是 Throwable 的子类。
- 如果希望写一个检查性异常类,则需要继承 Exception 类。
- 如果你想写一个运行时异常类,那么需要继承 RuntimeException 类。
可以像下面这样定义自己的异常类:
只继承Exception 类来创建的异常类是检查性异常类。
下面的 InsufficientFundsException 类是用户定义的异常类,它继承自 Exception。
一个异常类和其它任何类一样,包含有变量和方法。
以下实例是一个银行账户的模拟,通过银行卡的号码完成识别,可以进行存钱和取钱的操作。
为了展示如何使用我们自定义的异常类,
在下面的 CheckingAccount 类中包含一个 withdraw() 方法抛出一个 InsufficientFundsException 异常。
下面的 BankDemo 程序示范了如何调用 CheckingAccount 类的 deposit() 和 withdraw() 方法。
编译上面三个文件,并运行程序 BankDemo,得到结果如下所示:
Depositing $500... Withdrawing $100... Withdrawing $600... Sorry, but you are short $200.0 InsufficientFundsException at CheckingAccount.withdraw(CheckingAccount.java:25) at BankDemo.main(BankDemo.java:13)
在Java中定义了两种类型的异常和错误。
- JVM(Java虚拟机) 异常:由 JVM 抛出的异常或错误。例如:NullPointerException 类,ArrayIndexOutOfBoundsException 类,ClassCastException 类。
- 程序级异常:由程序或者API程序抛出的异常。例如 IllegalArgumentException 类,IllegalStateException 类。
- 在合适的位置捕获异常,并对异常进行适当的处理,以确保程序的稳定性和可靠性。
- 避免过度捕获异常,应该尽量精确捕获特定类型的异常。
- 使用finally块来释放资源,例如关闭文件或数据库连接等,以确保资源的正确释放。
- 优先处理受检异常,避免将受检异常转换为非受检异常。
异常处理是编写健壮的 Java 应用程序的重要组成部分,合理地处理异常可以提高程序的可维护性和可靠性。
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