Java异常详解

简介

​​程序运行时，发生的不被期望的事件，它阻止了程序按照程序员的预期正常执行，这就是异常。​​异常发生时，是任程序自生自灭，立刻退出终止，还是输出错误给用户？或者用C语言风格：用函数返回值作为执行状态？。

Java提供了更加优秀的解决办法： 异常处理机制。

异常处理机制： 能让程序在异常发生时，按照代码的预先设定的异常处理逻辑，针对性地处理异常，让程序尽最大可能恢复正常并继续执行，且保持代码的清晰。

Java中的异常可以是函数中的语句执行时引发的，也可以是程序员通过throw 语句手动抛出的，只要在Java程序中产生了异常，就会用一个对应类型的异常对象来封装异常，JRE就会试图寻找异常处理程序来处理异常。

Throwable类是Java异常类型的顶层父类，一个对象只有是 Throwable 类的（直接或者间接）实例，他才是一个异常对象，才能被异常处理机制识别。JDK中内建了一些常用的异常类，我们也可以自定义异常。

Java异常的分类和类结构图

Java标准裤内建了一些通用的异常，这些类以Throwable为顶层父类。

Throwable又派生出Error类和Exception类。

• ​​错误：​​Error类以及他的子类的实例，代表了JVM本身的错误。错误不能被程序员通过代码处理，Error很少出现。因此，程序员应该关注Exception为父类的分支下的各种异常类。
• ​​异常：​​Exception以及他的子类，代表程序运行时发送的各种不期望发生的事件。可以被Java异常处理机制使用，是异常处理的核心。

总体上我们根据Javac对异常的处理要求，将异常类分为2类。

• ​​非检查异常（unckecked exception-运行时异常）：​​ Error 和 RuntimeException 以及他们的子类。javac在编译时，不会提示和发现这样的异常，不要求在程序处理这些异常。所以如果愿意，我们可以编写代码处理（使用try…catch…finally）这样的异常，也可以不处理。对于这些异常，我们应该修正代码，而不是去通过异常处理器处理 。这样的异常发生的原因多半是代码写的有问题。如除0错误ArithmeticException，错误的强制类型转换错误ClassCastException，数组索引越界ArrayIndexOutOfBoundsException，使用了空对象NullPointerException等等。(java中所有的运行时异常都会直接或间接继承自RuntimeException。)
• ​​检查异常（checked exception-非运行时异常）：​​ 除了Error 和 RuntimeException的其它异常。javac强制要求程序员为这样的异常做预备处理工作（使用try…catch…finally或者throws）。在方法中要么用try-catch语句捕获它并处理，要么用throws子句声明抛出它，否则编译不会通过。这样的异常一般是由程序的运行环境导致的。因为程序可能被运行在各种未知的环境下，而程序员无法干预用户如何使用他编写的程序，于是程序员就应该为这样的异常时刻准备着。如SQLException , IOException,ClassNotFoundException 等。(java中凡是继承自Exception而不是继承自RuntimeException的类都时非运行时异常。)

异常处理的基本语法

在编写代码处理异常时，对于检查异常，有2种不同的处理方式：

• 使用try…catch…finally语句块处理它。
• 在函数签名中使用throws 声明交给函数调用者caller去解决。

finally块

finally块不管异常是否发生，只要对应的try执行了，则它一定也执行。 只有一种方法让finally块不执行：System.exit()。因此finally块通常用来做资源释放操作：关闭文件，关闭数据库连接等等。

良好的编程习惯是：在try块中打开资源，在finally块中清理释放这些资源。

需要注意的地方:

• finally块没有处理异常的能力。处理异常的只能是catch块。
• 在同一try…catch…finally块中 ，如果try中抛出异常，且有匹配的catch块，则先执行catch块，再执行finally块。如果没有catch块匹配，则先执行finally，然后去外面的调用者中寻找合适的catch块。
• 在同一try…catch…finally块中 ，try发生异常，且匹配的catch块中处理异常时也抛出异常，那么后面的finally也会执行：首先执行finally块，然后去外围调用者中寻找合适的catch块。

自定义异常

• 如果要自定义异常类，则扩展Exception类即可，因此这样的自定义异常都属于检查异常（checked exception）。
• 如果要自定义非检查异常，则扩展自RuntimeException。

按照国际惯例，自定义的异常应该总是包含如下的构造函数：

• 一个无参构造函数
• 一个带有String参数的构造函数，并传递给父类的构造函数。
• 一个带有String参数和Throwable参数，并都传递给父类构造函数
• 一个带有Throwable 参数的构造函数，并传递给父类的构造函数。

特殊案例说明

finally块和return

public static void main(String[] args) {
        int re = bar();
        System.out.println(re);
    }

    private static int bar() {
        try {
            return 5;
        } finally {
            System.out.println("finally");
        }
    }
    
    /*输出：
        finally
    */

finally中的return 会覆盖 try 或者catch中的返回值。

public static void main(String[] args) {
        int result;
        result = foo();
        System.out.println(result);     // 2
        result = bar();
        System.out.println(result);    // 2
    }

    @SuppressWarnings("finally")
    public static int foo() {
        try {
            int a = 5 / 0;
        } catch(Exception e){
            return 1;
        } finally{
            return 2;
        }
    }

    @SuppressWarnings("finally")
    public static int bar() {
        try {
            return 1;
        } finally {
            return 2;
        }
    }

finally中的return会抑制（消灭）前面try或者catch块中的异常

public static void main(String[] args) {
        int result;
        try {
            result = foo();
            System.out.println(result);           // 输出100
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());    // 没有捕获到异常, 所以这句没执行
        }
        try {
            result = bar();
            System.out.println(result);           // 输出100
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());    // 没有捕获到异常, 所以这句没执行
        }
    }

    //catch中的异常被抑制
    @SuppressWarnings("finally")
    public static int foo() throws Exception {
        try {
            int a = 5 / 0;
            return 1;
        } catch (ArithmeticException amExp) {
            throw new Exception("我将被忽略，因为下面的finally中使用了return");
        } finally {
            return 100;
        }
    }

    //try中的异常被抑制
    @SuppressWarnings("finally")
    public static int bar() throws Exception {
        try {
            int a = 5 / 0;
            return 1;
        } finally {
            return 100;
        }
    }

finally中的异常会覆盖（消灭）前面try或者catch中的异常

public static void main(String[] args) {
        int result;
        try {
            result = foo();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());    //输出：我是finaly中的Exception
        }
        try {
            result = bar();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());    //输出：我是finaly中的Exception
        }
    }

    //catch中的异常被抑制
    @SuppressWarnings("finally")
    public static int foo() throws Exception {
        try {
            int a = 5 / 0;
            return 1;
        } catch (ArithmeticException amExp) {
            throw new Exception("我将被忽略，因为下面的finally中抛出了新的异常");
        } finally {
            throw new Exception("我是finaly中的Exception");
        }
    }

    //try中的异常被抑制
    @SuppressWarnings("finally")
    public static int bar() throws Exception {
        try {
            int a = 5 / 0;
            return 1;
        } finally {
            throw new Exception("我是finaly中的Exception");
        }
    }

上面的几个例子都异于常人的编码思维，因此我建议：

• 不要在fianlly中使用return。
• 不要在finally中抛出异常。
• 减轻finally的任务，不要在finally中做一些其它的事情，finally块仅仅用来释放资源是最合适的。
• 将尽量将所有的return写在函数的最后面，而不是try … catch … finally中。