Java 知识难点之异常的认知与使用详解

前言

本篇文章你会学习到什么是异常，异常的基本语法使用，和自定义异常，干货多多！！！

一、 异常的背景

初识异常

我们曾经的代码中已经接触了一些 “异常” 了. 例如

除以 0

public static void main(String[] args) {
        System.out.println(10 / 0);
    }

算术异常：

数组下标越界

数组越界

int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr[100]);
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100

访问 null 对象

空指针异常

public class Test {
    public int num = 10;
    public static void main(String[] args) {
        Test t = null;
        System.out.println(t.num);
   }
}
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

异常分为2种：

运行时异常（非受查异常）

• 算数异常 数组越界异常 空指针异常 都是程序运行的过程当中发生的异常

编译时异常（受查异常）

• 比如使用clone方法 在编译前就划红线了就是编译时异常
  

异常体系：

我们来看一下空指针异常（其实是一个类继承了运行时异常）

对应上面的图,

在看一下运行时异常：继承了Exception（也可以看上面的图）

看一下Exception 继承了Throwable：

通过这个图我们得到一个结论：每一个异常都是一个类，异常之间的关系 参考图上继承

我们看看Error

这个就叫做错误

异常和错误的区别：

错误：必须由程序员处理逻辑错误
异常：处理异常就OK了接下来继续看

防御式编程:

错误在代码中是客观存在的. 因此我们要让程序出现问题的时候及时通知程序猿. 我们有两种主要的方式
LBYL: Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的检查.

EAFP: It's Easier to Ask Forgiveness than Permission. “事后获取原谅比事前获取许可更容易”. 也就是先操作, 遇到问题再处理.

注意!!! 上面这两个概念千万不要背!
其实很好理解, 举个栗子~~
比如老湿年轻的时候, 和你们师娘刚开始谈对象. 我们都知道, 谈对象需要有一些亲密的动作, 比如 “拉小手” 这 种. emmmmm 问题来了, 老湿去拉师娘的小手有两种方式:

a) 老湿说, 妹子, 我拉你小手可以嘛? 获取妹子的同意后, 再拉手(这就是 LBYL).

b) 老湿趁妹子不备, 直接拉住. 大不了妹子生气了给老湿一巴掌, 老湿再道歉就是(这就是 EAFP).

异常的核心思想就是 EAFP.

异常的好处

例如, 我们用伪代码演示一下开始一局王者荣耀的过程.

LBYL 风格的代码(不使用异常)

boolean ret = false;
ret = 登陆游戏();
if (!ret) {
 处理登陆游戏错误;
    return; }
ret = 开始匹配();
if (!ret) {
 处理匹配错误;
    return; }
ret = 游戏确认();
if (!ret) {
 处理游戏确认错误;
    return; }
ret = 选择英雄();
if (!ret) {
    处理选择英雄错误;
    return; }
ret = 载入游戏画面();
if (!ret) {
 处理载入游戏错误;
    return; }

EAFP 风格的代码(使用异常)

try {
    登陆游戏();
    开始匹配();
    游戏确认();
    选择英雄();
    载入游戏画面();
   ...
} catch (登陆游戏异常) {
    处理登陆游戏异常;
} catch (开始匹配异常) {
 处理开始匹配异常;
} catch (游戏确认异常) {
 处理游戏确认异常;
} catch (选择英雄异常) {
 处理选择英雄异常;
} catch (载入游戏画面异常) {
 处理载入游戏画面异常; }

对比两种不同风格的代码, 我们可以发现, 使用第一种方式, 正常流程和错误处理流程代码混在一起, 代码整体显的比较混乱. 而第二种方式正常流程和错误流程是分离开的, 更容易理解代码

二、异常的基本用法

基本语法

• try 代码块中放的是可能出现异常的代码.
• catch 代码块中放的是出现异常后的处理行为.
• finally 代码块中的代码用于处理善后工作, 会在最后执行.
• 其中 catch 和 finally 都可以根据情况选择加或者不加.

代码：

public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 2, 3};
        System.out.println("before");
        System.out.println(arr[100]);
        System.out.println("after");
    }

解释：

我们发现一旦出现异常, 程序就终止了. after 没有正确输出

为什么？

当没有处理异常的时候一旦程序发生了异常之后，这个异常会交给jvm，如果给jvm处理异常，那么程序一定会终止。

我们来自己处理异常：catch一定要捕获相应的异常(没有捕获到就交给了JVM了)

结果：

但是下面的也不会执行了

相比上面的我们处理了异常，让程序可以继续运行下去了

那上面是没有异常消息的提示了，我们还想要些提示怎么搞呢？？

使用：e.printStackTrace(); after还是正常出来

这个红字可以进行参考。

代码示例 catch 可以有多个：

一段代码可能会抛出多种不同的异常, 不同的异常有不同的处理方式. 因此可以搭配多个 catch 代码块.
如果多个异常的处理方式是完全相同, 也可以写成这样

代码示例 也可以用一个 catch 捕获所有异常(不推荐)

int[] arr = {1, 2, 3};
try {
    System.out.println("before");
    arr = null;
    System.out.println(arr[100]);
    System.out.println("after");
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}
System.out.println("after try catch");

为什么不推荐了，因为exception 范围太大了，不好排查

代码示例 finally 的执行不需要条件

int[] arr = {1, 2, 3};
try {
    System.out.println("before");
    arr = null;
    System.out.println(arr[100]);
    System.out.println("after");
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    System.out.println("finally code");
}

finally 无论有没有异常都会最后执行

代码示例 使用 try 负责回收资源

Scanner.close()可以释放资源可以写到finally里面，也可以直接写到try里面

try (Scanner sc = new Scanner(System.in)) {
    int num = sc.nextInt();
    System.out.println("num = " + num);
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}

代码示例 如果向上一直传递都没有合适的方法处理异常, 最终就会交给 JVM 处理, 程序就会异常终止(和我们最开始未使用 try catch 时是一样的).

public static void main(String[] args) {
    try {
        func();
   } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
        e.printStackTrace();
   }
    System.out.println("after try catch");
}
public static void func() {
    int[] arr = {1, 2, 3};
    System.out.println(arr[100]);
}
// 直接结果
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100
 at demo02.Test.func(Test.java:18)
 at demo02.Test.main(Test.java:9)
after try catch

可以看见上面代码是func可以有异常，但是在main方法里面处理了的

异常处理流程

• 程序先执行 try 中的代码
• 如果 try 中的代码出现异常, 就会结束 try 中的代码, 看和 catch 中的异常类型是否匹配.
• 如果找到匹配的异常类型, 就会执行 catch 中的代码
• 如果没有找到匹配的异常类型, 就会将异常向上传递到上层调用者.
• 无论是否找到匹配的异常类型, finally 中的代码都会被执行到(在该方法结束之前执行).
• 如果上层调用者也没有处理的了异常, 就继续向上传递.
• 一直到 main 方法也没有合适的代码处理异常, 就会交给 JVM 来进行处理, 此时程序就会异常终止.

关于异常的处理方式

异常的种类有很多, 我们要根据不同的业务场景来决定.

对于比较严重的问题(例如和算钱相关的场景), 应该让程序直接崩溃, 防止造成更严重的后果

对于不太严重的问题(大多数场景), 可以记录错误日志, 并通过监控报警程序及时通知程序猿

对于可能会恢复的问题(和网络相关的场景), 可以尝试进行重试.

在我们当前的代码中采取的是经过简化的第二种方式. 我们记录的错误日志是出现异常的方法调用信息, 能很快

速的让我们找到出现异常的位置. 以后在实际工作中我们会采取更完备的方式来记录异常信息

抛出异常

除了 Java 内置的类会抛出一些异常之外, 程序猿也可以手动抛出某个异常. 使用 throw 关键字完成这个操作

public static void main(String[] args) { 
 System.out.println(divide(10, 0)); 
} 
public static int divide(int x, int y) { 
 if (y == 0) { 
 throw new ArithmeticException("抛出除 0 异常"); 
 } 
 return x / y; 
} 
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: 抛出除 0 异常
 at demo02.Test.divide(Test.java:14) 
 at demo02.Test.main(Test.java:9)

在这个代码中, 我们可以根据实际情况来抛出需要的异常. 在构造异常对象同时可以指定一些描述性信息.

异常说明
我们在处理异常的时候, 通常希望知道这段代码中究竟会出现哪些可能的异常.

我们可以使用 throws 关键字, 把可能抛出的异常显式的标注在方法定义的位置. 从而提醒调用者要注意捕获这些异常.

public static int divide(int x, int y) throws ArithmeticException { 
 if (y == 0) { 
 throw new ArithmeticException("抛出除 0 异常"); 
 } 
 return x / y; 
}

三、 自定义异常类

Java 中虽然已经内置了丰富的异常类, 但是我们实际场景中可能还有一些情况需要我们对异常类进行扩展, 创建符合我们实际情况的异常.

我们先看一下其他的异常大概是个怎么样的一个体系：

空指针异常是继承了个运行时异常，不过他里面的方法写的不是很多，也就是两个帮父类的构造方法，所以按照它这样的我们也可以写一个自己的异常。

创建一个异常类：

使用：

结果:

以上就是我们的一个自定义异常

那么我们可不可以继承Exception呢？

这里发现报错了，为什么？我们在来看一下异常体系结构

这个时候编译器不知道是编译时异常还是运行时异常，所以默认选择权限小的编译时异常，这个时候我们要抛出异常

上面的没有报错了下面的开始了？为什么？因为我们抛出编译时异常，我们要try catch一下：

所以这个就是一个自定义异常。

在举一个例子：

例如, 我们实现一个用户登陆功能：（如果用户名错误处理用户名的错误，密码错误处理密码错误）

此时我们在处理用户名密码错误的时候可能就需要抛出两种异常. 我们可以基于已有的异常类进行扩展(继承), 创建和我们业务相关的异常类

自己写的类

我们可以在login里面这样写：

主方法：

这样就是使用我们自己的异常。

注意事项：

• 自定义异常通常会继承自 Exception 或者 RuntimeException
• 继承自 Exception 的异常默认是受查异常
• 继承自 RuntimeException 的异常默认是非受查异常.

以上就是异常的全部内容了，如果有什么不对的地方欢迎评论指正谢谢！！