1、 异常概述与异常体系结构

在使用计算机语言进行项目开发的过程中，即使程序员把代码写得尽善尽美，在系统的运行过程中仍然会遇到一些问题，因为很多问题不是靠代码能够避免的，比如：客户输入数据的格式，读取文件是否存在，网络是否始终保持通畅等等。

异常：在Java语言中，将程序执行中发生的不正常情况称为“异常”。(开发过程中的语法错误和逻辑错误不是异常)

Java程序在执行过程中所发生的异常事件可分为两类：
Error：Java虚拟机无法解决的严重问题。如：JVM系统内部错误、资源耗尽等严重情况。比如：StackOverflowError和OOM。一般不编写针对性的代码进行处理。
Exception: 其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，可以使用针对性的代码进行处理。例如：

• 空指针访问
• 试图读取不存在的文件
• 网络连接中断
• 数组角标越界

对于这些错误，一般有两种解决方法：一是遇到错误就终止程序的运行。另一种方法是由程序员在编写程序时，就考虑到错误的检测、错误消息的提示，以及错误的处理。

捕获错误最理想的是在编译期间，但有的错误只有在运行时才会发生。
比如：除数为0，数组下标越界等

• 分类：编译时异常和运行时异常

异常体系结构

运行时异常

是指编译器不要求强制处置的异常。一般是指编程时的逻辑错误，是程序员应该积极避免其出现的异常。java.lang.RuntimeException类及它的子类都是运行时异常。
对于这类异常，可以不作处理，因为这类异常很普遍，若全处理可能会对程序的可读性和运行效率产生影响。

编译时异常

是指编译器要求必须处置的异常。即程序在运行时由于外界因素造成的一般性异常。编译器要求Java程序必须捕获或声明所有编译时异常。 对于这类异常，如果程序不处理，可能会带来意想不到的结果。

2、常见异常

java.lang.RuntimeException

• ClassCastException
• ArrayIndexOutOfBoundsException
• NullPointerException
• ArithmeticException
• NumberFormatException
• InputMismatchException

java.io.IOExeption

• FileNotFoundException
• EOFException
• java.lang.ClassNotFoundException

java.lang.InterruptedException
java.io.FileNotFoundException
java.sql.SQLException

ArrayIndexOutOfBoundsException举例

public class IndexOutExp {
	public static void main(String[] args) {
	String friends[] = { "lisa", "bily", "kessy" };
	for (int i = 0; i < 5; i++) {
		System.out.println(friends[i]); // friends[4]?
	}
	System.out.println("\nthis is the end");
	}
}
/**
	程序IndexOutExp.java编译正确，运行结果：java IndexOutExp
	lisa
	bily
	kessy
	java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
	at Test7_1.main(Test7_1.java:5)
	Exception in thread "main"
/*

NullPointerException举例

public class NullRef {
	int i = 1;
	public static void main(String[] args) {
		NullRef t = new NullRef();
		t = null;
		System.out.println(t.i);
	}
}
/**
	程序NullRef.java编译正确，运行结果：java NullRef
	java.lang.NullPointerException
	at NullRef.main(NullRef.java:6)
	Exception in thread "main" 
*/

ArithmeticException举例

public class DivideZero {
	int x;
	public static void main(String[] args) {
		int y;
		DivideZero c=new DivideZero();
		y=3/c.x; 
		System.out.println("program ends ok!");
	}
}
/**
	程序DivideZero.java编译正确，运行结果：java DivideZero
	java.lang.ArithmeticException: / by zero
	at DivideZero.main(DivideZero.java:6)
	Exception in thread "main" 
*/

ClassCastException举例

public class Order {
public static void main(String[] args) {
	Object obj = new Date();
	Order order;
	order = (Order) obj;
	System.out.println(order);
	}
}
/**
	程序Person.java编译正确，运行结果：java Person
	java.lang. java.lang.ClassCastException
	at Person.main(Person.java:5)
	Exception in thread "main"
*/

3、异常处理机制一：try-catch-finally

在编写程序时，经常要在可能出现错误的地方加上检测的代码，如进行x/y运算时，要检测分母为0，数据为空，输入的不是数据而是字符等。过多的if-else分支会导致程序的代码加长、臃肿，可读性差。因此采用异常处理机制。

Java异常处理
Java采用的异常处理机制，是将异常处理的程序代码集中在一起，与正常的程序代码分开，使得程序简洁、优雅，并易于维护。

Java异常处理的方式：

• 方式一：try-catch-finally
• 方式二：throws + 异常类型

Java提供的是异常处理的抓抛模型。
Java程序的执行过程中如出现异常，会生成一个异常类对象，该异常对象将被提交给Java运行时系统，这个过程称为抛出(throw)异常。

异常对象的生成

• 由虚拟机自动生成：程序运行过程中，虚拟机检测到程序发生了问题，如果在当前代码中没有找到相应的处理程序，就会在后台自动创建一个对应异常类的实例对象并抛出——自动抛出
• 由开发人员手动创建：Exception exception = new ClassCastException();——创
  建好的异常对象不抛出对程序没有任何影响，和创建一个普通对象一样

异常的抛出机制

为保证程序正常执行，代码必须对可能出现的异常进行处理。

如果一个方法内抛出异常，该异常对象会被抛给调用者方法中处理。如果异常没有在调用者方法中处理，它继续被抛给这个调用方法的上层方法。这个过程将一直继续下去，直到异常被处理。这一过程称为捕获(catch)异常。
如果一个异常回到main()方法，并且main()也不处理，则程序运行终止。
程序员通常只能处理Exception，而对Error无能为力。

异常处理是通过try-catch-finally语句实现的。

try{
	...... //可能产生异常的代码
}
catch( ExceptionName1 e ){
	...... //当产生ExceptionName1型异常时的处置措施
}
catch( ExceptionName2 e ){
	...... //当产生ExceptionName2型异常时的处置措施
}
[ finally{
...... //无论是否发生异常，都无条件执行的语句
} ]

try
捕获异常的第一步是用try{…}语句块选定捕获异常的范围，将可能出现异常的代码放在try语句块中。
catch (Exceptiontype e)
在catch语句块中是对异常对象进行处理的代码。每个try语句块可以伴随一个或多个catch语句，用于处理可能产生的不同类型的异常对象。

如果明确知道产生的是何种异常，可以用该异常类作为catch的参数；也可以用其父类作为catch的参数。
比 如 ： 可 以 用 ArithmeticException 类 作 为 参 数 的 地 方 ， 就 可 以 用RuntimeException类作为参数，或者用所有异常的父类Exception类作为参数。但不能是与ArithmeticException类无关的异常，如NullPointerException（catch中的语句将不会执行）。

捕获异常的有关信息：
与其它对象一样，可以访问一个异常对象的成员变量或调用它的方法。

• getMessage() 获取异常信息，返回字符串
• printStackTrace() 获取异常类名和异常信息，以及异常出现在程序中的位置。返回值void。
  
  finally
  捕获异常的最后一步是通过finally语句为异常处理提供一个统一的出口，使得在控制流转到程序的其它部分以前，能够对程序的状态作统一的管理。
  不论在try代码块中是否发生了异常事件，catch语句是否执行，catch语句是否有异常，catch语句中是否有return，finally块中的语句都会被执行。
  finally语句和catch语句是任选的

执行流程:

举例

public class IndexOutExp {
	public static void main(String[] args) {
		String friends[] = { "lisa", "bily", "kessy" };
		try {
			for (int i = 0; i < 5; i++) {
			System.out.println(friends[i]);
			}
		} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
		System.out.println("index err");
	}
		System.out.println("\nthis is the end");
	}
}
/**
	程序IndexOutExp.java运行结果：java IndexOutExp
	lisa
	bily
	kessy
	index err
	this is the end
*/

public class DivideZero1 {
	int x;
	public static void main(String[] args) {
		int y;
		DivideZero1 c = new DivideZero1();
		try {
			y = 3 / c.x;
		} catch (ArithmeticException e) {
			System.out.println("divide by zero error!");
		}
		System.out.println("program ends ok!");
	}
}
/**
	程序DivideZero1运行结果：java DivideZero1
	divide by zero error!
	program ends ok!
*/

不捕获异常时的情况

• 前面使用的异常都是RuntimeException类或是它的子类，这些类的异常的特点是：即使没有使用try和catch捕获，Java自己也能捕获，并且编译通过( 但运行时会发生异常使得程序运行终止 )。
• 如果抛出的异常是IOException等类型的非运行时异常，则必须捕获，否则 编译错误。也就是说，我们必须处理编译时异常，将异常进行捕捉，转化为
  运行时异常

举例

public class IOExp {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileInputStream in = new FileInputStream("atguigushk.txt");
            int b;
            b = in.read();
            while (b != -1) {
                System.out.print((char) b);
                b = in.read();
            }
            in.close();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println(e);
        } finally {
            System.out.println(" It’s ok!");
        }
        
    }
}

4、异常处理机制二：throws

声明抛出异常是Java中处理异常的第二种方式

• 如果一个方法(中的语句执行时)可能生成某种异常，但是并不能确定如何处理这种异常，则此方法应显示地声明抛出异常，表明该方法将不对这些异常进行处理，而由该方法的调用者负责处理。
• 在方法声明中用throws语句可以声明抛出异常的列表，throws后面的异常类型可
  以是方法中产生的异常类型，也可以是它的父类。

声明抛出异常举例：

public void readFile(String file) throws FileNotFoundException {
	……
	// 读文件的操作可能产生FileNotFoundException类型的异常
	FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
	..……
}

import java.io.*;
public class ThrowsTest {
	public static void main(String[] args) {
	ThrowsTest t = new ThrowsTest();
	try {
		t.readFile();
	} catch (IOException e) {
		e.printStackTrace();
	}
}
public void readFile() throws IOException {
	FileInputStream in = new FileInputStream("atguigushk.txt");
	int b;
	b = in.read();
	while (b != -1) {
		System.out.print((char) b);
		b = in.read();
	}
		in.close();
	}
}

处理流程:

重写方法声明抛出异常的原则

• 重写方法不能抛出比被重写方法范围更大的异常类型。在多态的情况下，对methodA()方法的调用-异常的捕获按父类声明的异常处理。

public class A {
	public void methodA() throws IOException {
	……
	}
}
public class B1 extends A {
	public void methodA() throws FileNotFoundException {
		……
	} 
}
public class B2 extends A {
	public void methodA() throws Exception { //报错
		……
	} 
}

5、手动抛出异常

Java异常类对象除在程序执行过程中出现异常时由系统自动生成并抛出，也可根据需要使用人工创建并抛出。

• 首先要生成异常类对象，然后通过throw语句实现抛出操作(提交给Java运行环境)。
  IOException e = new IOException();
  throw e;
• 可以抛出的异常必须是Throwable或其子类的实例。下面的语句在编译时将
  会产生语法错误：
  throw new String(“want to throw”);

6、用户自定义异常类

概述:

• 一般地，用户自定义异常类都是RuntimeException的子类。
• 自定义异常类通常需要编写几个重载的构造器。
• 自定义异常需要提供serialVersionUID
• 自定义的异常通过throw抛出。
• 自定义异常最重要的是异常类的名字，当异常出现时，可以根据
  名字判断异常类型。

用户自定义异常类MyException，用于描述数据取值范围错误信息。用户自己的异常类必须继承现有的异常类。

class MyException extends Exception {
	static final long serialVersionUID = 13465653435L;
	private int idnumber;
	public MyException(String message, int id) {
	super(message);
	this.idnumber = id;
	}
	public int getId() {
		return idnumber;
	}
}

public class MyExpTest {
	public void regist(int num) throws MyException {
		if (num < 0)
		throw new MyException("人数为负值，不合理", 3);
		else
		System.out.println("登记人数" + num);
	}
	public void manager() {
		try {
			regist(100);
		} catch (MyException e) {
		System.out.print("登记失败，出错种类" + e.getId());
	}
		System.out.print("本次登记操作结束");
}
public static void main(String args[]) {
	MyExpTest t = new MyExpTest();
	t.manager();
	}
}

总结：异常处理5个关键字

一首小悟结束异常处理

世界上最遥远的距离，是我在if里你在else里，似乎一直相伴又永远分离；
世界上最痴心的等待，是我当case你是switch，或许永远都选不上自己；
世界上最真情的相依，是你在try我在catch。无论你发神马脾气，我都默
默承受，静静处理。到那时，再来期待我们的finally。