一文教你如何透彻理解Java异常处理

绝地灬酷狼 2022-12-23 15:25 200阅读 0赞

# 一、JAVA 异常类型结构分类 #

在`Java`中`Throwable`是所有异常类型的基类，并且`Throwable`异常下一层分为两个分支，分别为`Error` 和 `Exception`，`Error`和 `Exception`都继承自基类`Throwable`。

其关系结构图如下：

![img][]

# 二、**Error 和 Exeption**区别 #

## 1. Error ##

`Error`表示不可恢复的情况，例如`Java`虚拟机（`JVM`）内存不足，内存泄漏，堆栈溢出错误，库不兼容，无限递归等，描述了 `JAVA`程序运行时系统的内部错误，通常比较严重，该异常产生的错误通常是程序员无法控制的，我们不应该尝试处理错误，除了通知用户和尽力使应用程序安全地终止之外，无能为力，应用程序不应该尝试去捕获这种异常。通常为一些虚拟机异常，如 `StackOverflowError`等。

## 2. Exception ##

`Exception`类型下面又分为两个分支，一个分支派生自 `RuntimeException`，这种异常通常为程序错误导致的异常；

另一个分支为非派生自 `RuntimeException`的异常，这种异常通常是程序本身没有问题，由于像 `I/O`错误等问题导致的异常，每个异常类用逗号隔开。

**`Exception` 又分为两种：**

*  **受检异常 ：** 需要用 `try…catch…`语句捕获并进行处理，并且可以从异常中恢复，受查异常会在编译时被检测。如果一个方法中的代码会抛出受检异常，则该方法必须包含异常处理，即 `try-catch`代码块，或在方法签名中用 `throws`关键字声明该方法可能会抛出的受查异常，否则编译无法通过（例如`IOException`也称为**受检异常**）。如果一个方法可能抛出多个受查异常类型，就必须在方法的签名处列出所有的异常类。通过 throws 关键字声明可能抛出的异常；
    
     *  **通过 throws 关键字声明可能抛出的异常**
        
            /** * 通过 throws 关键字声明可能抛出的异常 */
            private static void readFile(String filePath) throws IOException { 
                File file = new File(filePath);
                String result;
                BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(file));
                while ((result = reader.readLine()) != null) { 
                    System.out.println(result);
                }
                reader.close();
            }
     *  **通过try-catch 处理异常**
        
            /** * try-catch 处理异常 * * @param filePath */
            private static void readFile(String filePath) { 
                File file = new File(filePath);
                String result;
                BufferedReader reader;
                try { 
                    reader = new BufferedReader(new FileReader(file));
                    while ((result = reader.readLine()) != null) { 
                        System.out.println(result);
                    }
                    reader.close();
                } catch (IOException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
            }
 *  **非受检异常 ：** 非受检异常是程序运行时错误，例如空指针异常。非受查异常不会在编译时被检测。`JAVA` 中`Error` 和 `RuntimeException`类的子类属于非受检异常，除此之外继承自 `Exception`的类型为受检异常。
    
    这些异常不在编译时检查，而是在运行时检查。一些常见的运行时异常是：
    
     *  `API`使用不当 - `IllegalArgumentException`
     *  空指针访问（缺少变量的初始化）- `NullPointerException`
     *  越界数组访问 - `ArrayIndexOutOfBoundsException`
     *  将数字除以0 - `ArithmeticException`
    
    你可以这样想：“**如果这是一个运行时异常，那就是你的错**”。
    
    如果在使用变量之前检查变量是否已初始化，则不会发生`NullPointerException`。  
    如果根据数组边界测试数组索引，则不会发生`ArrayIndexOutOfBoundsException`。

![img][img 1]

# 三、异常的处理 #

对于不同的异常，java采用不同的异常处理方式：

（1）Error（错误）：一般表示代码运行时JVM出现问题。比如NoClassDefFoundError等。比如说当jvm耗完可用内存时，将出现OutOfMemoryError。此类错误发生时，JVM将终止线程。

（2）运行异常（`RuntimeException`）将由系统自动抛出，应用本身可以选择捕获处理或者忽略该异常。

（3）受检异常（`IOException`）必须进行捕获或者在方法签名处使用 `throws`关键字声明可能会抛出的异常，抛出该方法之外交给上一层处理。或者说要么使用`try-catch`进行捕获处理，二选其一。

## 1. `throws`直接抛出异常 ##

通常，应该捕获那些知道如何处理的异常，将不知道如何处理的异常继续传递下去。传递异常可以在方法签名处使用 throws 关键字声明可能会抛出的异常。

private static void readFile(String filePath) throws IOException { 
        File file = new File(filePath);
        String result;
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(file));
        while((result = reader.readLine())!=null) { 
            System.out.println(result);
        }
        reader.close();}

## 2. 封装异常再抛出 ##

有时我们会从 catch 中抛出一个异常，目的是为了改变异常的类型。多用于在多系统集成时，当某个子系统故障，异常类型可能有多种，可以用统一的异常类型向外暴露，不需暴露太多内部异常细节。

private static void readFile(String filePath) throws MyException {     
        try { 
            // code
        } catch (IOException e) { 
            MyException ex = new MyException("read file failed.");
            ex.initCause(e);
            throw ex;
        }}

## 3. `try-catch`捕获异常 ##

在一个 `try-catch`语句块中可以捕获多个异常类型，并对不同类型的异常做出不同的处理。

private static void readFile(String filePath) { 
        try { 
            // code
        } catch (FileNotFoundException e) { 
            // handle FileNotFoundException
        } catch (IOException e){ 
            // handle IOException
        }}

同一个 catch 也可以捕获多种类型异常，用 | 隔开：

private static void readFile(String filePath) { 
        try { 
            // code
        } catch (FileNotFoundException | UnknownHostException e) { 
            // handle FileNotFoundException or UnknownHostException
        } catch (IOException e){ 
            // handle IOException
        }}

## 4. try-catch-finally ##

当方法中发生异常，异常处之后的代码不会再执行，如果之前获取了一些本地资源需要释放，则需要在方法正常结束时和 catch 语句中都调用释放本地资源的代码，显得代码比较繁琐，finally 语句可以解决这个问题。

private static void readFile(String filePath) throws MyException { 
        File file = new File(filePath);
        String result;
        BufferedReader reader = null;
        try { 
            reader = new BufferedReader(new FileReader(file));
            while((result = reader.readLine())!=null) { 
                System.out.println(result);
            }
        } catch (IOException e) { 
            System.out.println("readFile method catch block.");
            MyException ex = new MyException("read file failed.");
            ex.initCause(e);
            throw ex;
        } finally { 
            System.out.println("readFile method finally block.");
            if (null != reader) { 
                try { 
                    reader.close();
                } catch (IOException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }}

调用该方法时，读取文件时若发生异常，代码会进入 `catch` 代码块，之后进入`finally`代码块；若读取文件时未发生异常，则会跳过`catch` 代码块直接进入 `finally`代码块。所以无论代码中是否发生异常，`fianlly`中的代码都会执行。

若 `catch` 代码块中包含 `return`语句，`finally`中的代码还会执行吗？将以上代码中的 `catch`子句修改如下

catch (IOException e) { 
        System.out.println("readFile method catch block.");
        return;}

调用 `readFile`方法，观察当`catch`子句中调用 `return` 语句时，`finally`子句是否执行  
![img][img 2]

可见，即使 `catch`中包含了 `return`语句，`finally`子句依然会执行。若 `finally`中也包含 `return`语句，`finally`中的`return`会覆盖前面的 `return`。

# 四、常见的几种RuntimeException #

一般面试中`java Exception（runtimeException ）`是必会被问到的问题。常见的异常列出四五种，是基本要求。常见的几种如下：

NullPointerException - 空指针引用异常
    ClassCastException - 类型强制转换异常。
    IllegalArgumentException - 传递非法参数异常。
    ArithmeticException - 算术运算异常
    ArrayStoreException - 向数组中存放与声明类型不兼容对象异常
    IndexOutOfBoundsException - 下标越界异常
    NegativeArraySizeException - 创建一个大小为负数的数组错误异常
    NumberFormatException - 数字格式异常
    SecurityException - 安全异常
    UnsupportedOperationException - 不支持的操作异常
    NegativeArrayException —— 数组负下标异常
    ArrayIndexOutOfBoundsException - 数组下标越界异常
    EOFException - 文件已结束异常
    FileNotFoundException - 文件未找到异常
    NumberFormatException - 字符串转换为数字异常
    SQLException - 操作数据库异常
    IOException - 输入输出异常
    NoSuchMethodException - 方法未找到异常

# 五、如何自定义异常 #

> 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。

继承`Exception`还是继承`RuntimeException`是由异常本身的特点决定的，而不是由是否是自定义的异常决定的。在`Java`的规范里说明了，`Java Exception`分为两种， ***unchecked exception*** 和 **checked exception** ，显然 **unchecked exception** 是运行时异常继承自`RuntimeException`，\*\*checked exception \*\*是受检异常继承自`Exception`。因此在我们决定业务异常的处理时，自定义异常继承`RuntimeException`。

## 1. 自定义业务异常`BusinessException`（非受检异常） ##

/** * 业务异常 * * @author cao_wencao */
    public class BusinessException extends RuntimeException
    { 
        private static final long serialVersionUID = 1L;
    
        protected final String message;
    
        public BusinessException(String message)
        { 
            this.message = message;
        }
    
        public BusinessException(String message, Throwable e)
        { 
            super(message, e);
            this.message = message;
        }
    
        @Override
        public String getMessage()
        { 
            return message;
        }
    }

**业务场景：**

public static void checkScore(int score) throws BusinessException{ 
    	if(score < 0 || score > 100) { 
    			
    			throw new BusinessException("考试成绩不符合要求");		
    	}		
    	System.out.println("考试成绩符合要求");
    }

## 2. 自定义异常（受检异常） ##

/** * 业务异常-受检异常 * * @author cao_wencao */
    public class MyException extends Exception
    { 
        private static final long serialVersionUID = -7041169491254546905L;
    
        public MyException() { 
            super();
        }
    
        public MyException(String message) { 
            super(message);
        }
    
        public MyException(String message, Throwable cause) { 
            super(message, cause);
        }
    
        public MyException(Throwable cause) { 
            super(cause);
        }
    }

**场景：**

/** * //调用自定义的受检异常, 根据解析好的content，转化json对象 * @param content * @return */
        private static JSONObject getJsonResponse(String content) throws MyException { 
            //TODO: code
            JSONObject jsonObject = new JSONObject();
            return jsonObject;
        }

## 3. 受检异常和非受检异常的应用示例 ##

*  **使用自定义的非受检异常处理**  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1RoaW5raW5nY2Fv_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]
 *  **使用自定义的受检异常**  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1RoaW5raW5nY2Fv_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]
 *  **两种异常方法示例调用**  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1RoaW5raW5nY2Fv_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

调用`getJsonResponse("json字符串");`方法时，IDEA工具提示我们需要显示处理该方法抛出来的受检异常，可以使用`try..catch`或者`throws` 往外抛异常。

## 4. 完整code ##

package com.example.demo;
    
    import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
    import com.example.demo.exception.BusinessException;
    import com.example.demo.exception.MyException;
    import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
    
    /** * @desc: * @author: cao_wencao * @date: 2020-11-25 15:51 */
    @Slf4j
    public class ExceptionTest { 
        /** * 调用自定义的非受检异常 * @param score * @throws BusinessException */
        public static void checkScore(int score) throws BusinessException { 
            if (score < 0 || score > 100) { 
                throw new BusinessException("考试成绩不符合要求");
            }
            System.out.println("考试成绩符合要求");
        }
    
        public void exceptionTest() throws MyException { 
            //调用非受检异常
            checkScore(99);
            //调用受检异常，编译器红色波浪线提示需要显示处理受检异常
            getJsonResponse("json字符串");
        }
    
        /** * //调用自定义的受检异常, 根据解析好的content，转化json对象 * @param content * @return */
        private static JSONObject getJsonResponse(String content) throws MyException { 
            //TODO: code
            JSONObject jsonObject = new JSONObject();
            return jsonObject;
        }
    }

[img]: /images/20221120/3bb7a95a43bf49349fc8c54731b2407a.png
[img 1]: /images/20221120/002056ba2b28440ab9f5806675e62623.png
[img 2]: /images/20221120/91e641cee755468c91a55a43f54631c0.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1RoaW5raW5nY2Fv_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221120/8e0b6a8add724c59a7a21e3f2ded6c9f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1RoaW5raW5nY2Fv_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221120/9afbbe8ff5234066b3004a187853bb4c.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1RoaW5raW5nY2Fv_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221120/7248914df51e4ce39d160688dbbc00b1.png