第09章_异常处理

讲师:尚硅谷-宋红康(江湖人称:康师傅)

官网:http://www.atguigu.com

本章专题与脉络

第09章_异常处理

1. 异常概述

1.1 什么是生活的异常

男主角小明每天开车上班,正常车程1小时。但是,不出意外的话,可能会出现意外。

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出现意外,即为异常情况。我们会做相应的处理。如果不处理,到不了公司。处理完了,就可以正常开车去公司。

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1.2 什么是程序的异常

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问题读取文件是否存在网络是否始终保持通畅等等。

异常指的并不是语法错误和逻辑错误。语法错了,编译不通过,不会产生字节码文件,根本不能运行。

代码逻辑错误,只是没有得到想要的结果,例如:求a与b的和,你写成了a-b

1.3 异常的抛出机制

Java中是如何表示不同的异常情况,又是如何让程序员得知,并处理异常的呢?

Java中把不同的异常用不同的类表示,一旦发生某种异常,就创建该异常类型的对象,并且抛出(throw)。然后程序员可以捕获(catch)到这个异常对象,并处理;如果没有捕获(catch)这个异常对象,那么这个异常对象将会导致程序终止。

举例:

运行下面的程序,程序会产生一个数组角标越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生和抛出的过程。

public class ArrayTools {
    // 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
    public static int getElement(int[] arr, int index) {
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

测试类

public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 34, 12, 67 };
        intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
        System.out.println("num=" + num);
        System.out.println("over");
    }
}

上述程序执行过程图解:

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1.4 如何对待异常

对于程序出现的异常,一般有两种解决方法:一是遇到错误就终止程序的运行。另一种方法是程序员在编写程序时,就充分考虑到各种可能发生的异常和错误,极力预防和避免。实在无法避免的,要编写相应的代码进行异常的检测、以及异常的处理,保证代码的健壮性

2. Java异常体系

2.1 Throwable

java.lang.Throwable 类是Java程序执行过程中发生的异常事件对应的类的根父类。

Throwable中的常用方法:

2.2 Error 和 Exception

Throwable可分为两类:Error和Exception。分别对应着java.lang.Errorjava.lang.Exception两个类。

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。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,需要使用针对性的代码进行处理,使程序继续运行。否则一旦发生异常,程序也会挂掉。例如:

说明:

  1. 无论是Error还是Exception,还有很多子类,异常的类型非常丰富。当代码运行出现异常时,特别是我们不熟悉的异常时,不要紧张,把异常的简单类名,拷贝到API中去查去认识它即可。

  2. 我们本章讲的异常处理,其实针对的就是Exception。

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2.3 编译时异常和运行时异常

Java程序的执行分为编译时过程和运行时过程。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。

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因此,根据异常可能出现的阶段,可以将异常分为:

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3. 常见的错误和异常

3.1 Error

最常见的就是VirtualMachineError,它有两个经典的子类:StackOverflowError、OutOfMemoryError。

package com.atguigu.exception;
​
import org.junit.Test;
​
public class TestStackOverflowError {
    @Test
    public void test01(){
        //StackOverflowError
        recursion();
    }
​
    public void recursion(){ //递归方法
        recursion(); 
    }
}
​
package com.atguigu.exception;
​
import org.junit.Test;
​
public class TestOutOfMemoryError {
    @Test
    public void test02(){
        //OutOfMemoryError
        //方式一:
        int[] arr = new int[Integer.MAX_VALUE];
    }
    @Test
    public void test03(){
        //OutOfMemoryError
        //方式二:
        StringBuilder s = new StringBuilder();
        while(true){
            s.append("atguigu");
        }
    }
}
​

3.2 运行时异常

package com.atguigu.exception;
​
import org.junit.Test;
​
import java.util.Scanner;
​
public class TestRuntimeException {
    @Test
    public void test01(){
        //NullPointerException
        int[][] arr = new int[3][];
        System.out.println(arr[0].length);
    }
​
    @Test
    public void test02(){
        //ClassCastException
        Object obj = 15;
        String str = (String) obj;
    }
​
    @Test
    public void test03(){
        //ArrayIndexOutOfBoundsException
        int[] arr = new int[5];
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }
​
    @Test
    public void test04(){
        //InputMismatchException
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        System.out.print("请输入一个整数:");//输入非整数
        int num = input.nextInt();
        input.close();
    }
​
    @Test
    public void test05(){
        int a = 1;
        int b = 0;
        //ArithmeticException
        System.out.println(a/b);
    }
}
​

3.3 编译时异常

package com.atguigu.exception;
​
import org.junit.Test;
​
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;
​
public class TestCheckedException {
    @Test
    public void test06() {
        Thread.sleep(1000);//休眠1秒  InterruptedException
    }
​
    @Test
    public void test07(){
        Class c = Class.forName("java.lang.String");//ClassNotFoundException
    }
​
    @Test
    public void test08() {
        Connection conn = DriverManager.getConnection("....");  //SQLException
    }
    @Test
    public void test09()  {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("尚硅谷Java秘籍.txt"); //FileNotFoundException
    }
    @Test
    public void test10() {
        File file = new File("尚硅谷Java秘籍.txt");
        FileInputStream fis = new FileInputStream(file);//FileNotFoundException
        int b = fis.read();//IOException
        while(b != -1){
            System.out.print((char)b);
            b = fis.read();//IOException
        }
        fis.close();//IOException
    }
}

4. 异常的处理

4.1 异常处理概述

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,程序员需要花很大的精力“堵漏洞”。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

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4.2 方式1:捕获异常(try-catch-finally)

Java提供了异常处理的抓抛模型

4.2.1 try-catch-finally基本格式

捕获异常语法如下:

try{
    ......  //可能产生异常的代码
}
catch( 异常类型1 e ){
    ......  //当产生异常类型1型异常时的处置措施
}
catch( 异常类型2 e ){
    ......  //当产生异常类型2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
} 
​

1、整体执行过程:

当某段代码可能发生异常,不管这个异常是编译时异常(受检异常)还是运行时异常(非受检异常),我们都可以使用try块将它括起来,并在try块下面编写catch分支尝试捕获对应的异常对象。

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2、try

3、catch (Exceptiontype e)

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4.2.2 使用举例

举例1:

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");
    }
}
​

举例2:

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!");
    }
}

举例3:

@Test
public void test1(){
	try{
		String str1 = "atguigu.com";
		str1 = null;
		System.out.println(str1.charAt(0));
	}catch(NullPointerException e){
		//异常的处理方式1
		System.out.println("不好意思,亲~出现了小问题,正在加紧解决...");	
	}catch(ClassCastException e){
		//异常的处理方式2
		System.out.println("出现了类型转换的异常");
	}catch(RuntimeException e){
		//异常的处理方式3
		System.out.println("出现了运行时异常");
	}
	//此处的代码,在异常被处理了以后,是可以正常执行的
	System.out.println("hello");
}

举例4:

4.2.3 finally使用及举例

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举例1:确保资源关闭

package com.atguigu.keyword;
import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;
public class TestFinally {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        try {
            System.out.print("请输入第一个整数:");
            int a = input.nextInt();
            System.out.print("请输入第二个整数:");
            int b = input.nextInt();
            int result = a/b;
            System.out.println(a + "/" + b +"=" + result);
        } catch (InputMismatchException e) {
            System.out.println("数字格式不正确,请输入两个整数");
        }catch (ArithmeticException e){
            System.out.println("第二个整数不能为0");
        } finally {
            System.out.println("程序结束,释放资源");
            input.close();
        }
    }
    @Test
    public void test1(){
        FileInputStream fis = null;
        try{
            File file = new File("hello1.txt");
            fis = new FileInputStream(file);//FileNotFoundException
            int b = fis.read();//IOException
            while(b != -1){
                System.out.print((char)b);
                b = fis.read();//IOException
            }
        }catch(IOException e){
            e.printStackTrace();
        }finally{
            try {
                if(fis != null)
                    fis.close();//IOException
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }	
        }
    }
}

举例2:从try回来

public class FinallyTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        int result = test("12");
        System.out.println(result);
    }
    public static int test(String str){
        try{
            Integer.parseInt(str);
            return 1;
        }catch(NumberFormatException e){
            return -1;
        }finally{
            System.out.println("test结束");
        }
    }
}

举例3:从catch回来

public class FinallyTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        int result = test("a");
        System.out.println(result);
    }
    public static int test(String str) {
        try {
            Integer.parseInt(str);
            return 1;
        } catch (NumberFormatException e) {
            return -1;
        } finally {
            System.out.println("test结束");
        }
    }
}

举例4:从finally回来

public class FinallyTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        int result = test("a");
        System.out.println(result);
    }
    public static int test(String str) {
        try {
            Integer.parseInt(str);
            return 1;
        } catch (NumberFormatException e) {
            return -1;
        } finally {
            System.out.println("test结束");
            return 0;
        }
    }
}

笔试题:

public class ExceptionTest {
    public static void main(String[] args) {
        int result = test();
        System.out.println(result); //100
    }
    public static int test(){
        int i = 100;
        try {
            return i;
        } finally {
            i++;
        }
    }
}

笔试题:final、finally、finalize有什么区别?

4.2.4 练习

编写一个类ExceptionTest,在main方法中使用try、catch、finally,要求:

4.2.5 异常处理的体会

4.3 方式2:声明抛出异常类型(throws)

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4.3.1 throws基本格式

声明异常格式:

修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2…{   }	

在throws后面可以写多个异常类型,用逗号隔开。

举例:

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

4.3.2 throws 使用举例

举例:针对于编译时异常

package com.atguigu.keyword;
public class TestThrowsCheckedException {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("上课.....");
        try {
            afterClass();//换到这里处理异常
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("准备提前上课");
        }
        System.out.println("上课.....");
    }
    public static void afterClass() throws InterruptedException {
        for(int i=10; i>=1; i--){
            Thread.sleep(1000);//本来应该在这里处理异常
            System.out.println("距离上课还有:" + i + "分钟");
        }
    }
}

举例:针对于运行时异常:

throws后面也可以写运行时异常类型,只是运行时异常类型,写或不写对于编译器和程序执行来说都没有任何区别。如果写了,唯一的区别就是调用者调用该方法后,使用try...catch结构时,IDEA可以获得更多的信息,需要添加哪种catch分支。

package com.atguigu.keyword;
import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;
public class TestThrowsRuntimeException {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        try {
            System.out.print("请输入第一个整数:");
            int a = input.nextInt();
            System.out.print("请输入第二个整数:");
            int b = input.nextInt();
            int result = divide(a,b);
            System.out.println(a + "/" + b +"=" + result);
        } catch (ArithmeticException | InputMismatchException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            input.close();
        }
    }
    public static int divide(int a, int b)throws ArithmeticException{
        return a/b;
    }
}

4.3.3 方法重写中throws的要求

方法重写时,对于方法签名是有严格要求的。复习:

(1)方法名必须相同
(2)形参列表必须相同
(3)返回值类型
	- 基本数据类型和void:必须相同
	- 引用数据类型:<=
(4)权限修饰符:>=,而且要求父类被重写方法在子类中是可见的
(5)不能是static,final修饰的方法

此外,对于throws异常列表要求:

package com.atguigu.keyword;
import java.io.IOException;
class Father{
    public void method()throws Exception{
        System.out.println("Father.method");
    }
}
class Son extends Father{
    @Override
    public void method() throws IOException,ClassCastException {
        System.out.println("Son.method");
    }
}

4.4 两种异常处理方式的选择

前提:对于异常,使用相应的处理方式。此时的异常,主要指的是编译时异常。

5. 手动抛出异常对象:throw

Java 中异常对象的生成有两种方式:

5.1 使用格式

throw new 异常类名(参数);

throw语句抛出的异常对象,和JVM自动创建和抛出的异常对象一样。

5.2 使用注意点:

无论是编译时异常类型的对象,还是运行时异常类型的对象,如果没有被try..catch合理的处理,都会导致程序崩溃。

throw语句会导致程序执行流程被改变,throw语句是明确抛出一个异常对象,因此它下面的代码将不会执行

如果当前方法没有try...catch处理这个异常对象,throw语句就会代替return语句提前终止当前方法的执行,并返回一个异常对象给调用者。

package com.atguigu.keyword;
public class TestThrow {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println(max(4,2,31,1));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            System.out.println(max(4));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            System.out.println(max());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static int max(int... nums){
        if(nums == null || nums.length==0){
            throw new IllegalArgumentException("没有传入任何整数,无法获取最大值");
        }
        int max = nums[0];
        for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
            if(nums[i] > max){
                max = nums[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

6. 自定义异常

6.1 为什么需要自定义异常类

Java中不同的异常类,分别表示着某一种具体的异常情况。那么在开发中总是有些异常情况是核心类库中没有定义好的,此时我们需要根据自己业务的异常情况来定义异常类。例如年龄负数问题,考试成绩负数问题,某员工已在团队中等。

6.2 如何自定义异常类

(1)要继承一个异常类型

自定义一个编译时异常类型:自定义类继承java.lang.Exception

自定义一个运行时异常类型:自定义类继承java.lang.RuntimeException

(2)建议大家提供至少两个构造器,一个是无参构造,一个是(String message)构造器。

(3)自定义异常需要提供serialVersionUID

6.3 注意点

  1. 自定义的异常只能通过throw抛出。

  2. 自定义异常最重要的是异常类的名字和message属性。当异常出现时,可以根据名字判断异常类型。比如:TeamException("成员已满,无法添加");TeamException("该员工已是某团队成员");

  3. 自定义异常对象只能手动抛出。抛出后由try..catch处理,也可以甩锅throws给调用者处理。

6.4 举例

举例1:

class MyException extends Exception {
    static final long serialVersionUID = 23423423435L;
    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();
    }
}

举例2:

package com.atguigu.define;
//自定义异常:
public class NotTriangleException extends Exception{
    static final long serialVersionUID = 13465653435L;
    public NotTriangleException() {
    }
    public NotTriangleException(String message) {
        super(message);
    }
}
package com.atguigu.define;
public class Triangle {
    private double a;
    private double b;
    private double c;
    public Triangle(double a, double b, double c) throws NotTriangleException {
        if(a<=0 || b<=0 || c<=0){
            throw new NotTriangleException("三角形的边长必须是正数");
        }
        if(a+b<=c || b+c<=a || a+c<=b){
            throw new NotTriangleException(a+"," + b +"," + c +"不能构造三角形,三角形任意两边之后必须大于第三边");
        }
        this.a = a;
        this.b = b;
        this.c = c;
    }
    public double getA() {
        return a;
    }
    public void setA(double a) throws NotTriangleException{
        if(a<=0){
            throw new NotTriangleException("三角形的边长必须是正数");
        }
        if(a+b<=c || b+c<=a || a+c<=b){
            throw new NotTriangleException(a+"," + b +"," + c +"不能构造三角形,三角形任意两边之后必须大于第三边");
        }
        this.a = a;
    }
    public double getB() {
        return b;
    }
    public void setB(double b) throws NotTriangleException {
        if(b<=0){
            throw new NotTriangleException("三角形的边长必须是正数");
        }
        if(a+b<=c || b+c<=a || a+c<=b){
            throw new NotTriangleException(a+"," + b +"," + c +"不能构造三角形,三角形任意两边之后必须大于第三边");
        }
        this.b = b;
    }
    public double getC() {
        return c;
    }
    public void setC(double c) throws NotTriangleException {
        if(c<=0){
            throw new NotTriangleException("三角形的边长必须是正数");
        }
        if(a+b<=c || b+c<=a || a+c<=b){
            throw new NotTriangleException(a+"," + b +"," + c +"不能构造三角形,三角形任意两边之后必须大于第三边");
        }
        this.c = c;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Triangle{" +
                "a=" + a +
                ", b=" + b +
                ", c=" + c +
                '}';
    }
}
package com.atguigu.define;
public class TestTriangle {
    public static void main(String[] args) {
        Triangle t = null;
        try {
            t = new Triangle(2,2,3);
            System.out.println("三角形创建成功:");
            System.out.println(t);
        } catch (NotTriangleException e) {
            System.err.println("三角形创建失败");
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            if(t != null) {
                t.setA(1);
            }
            System.out.println("三角形边长修改成功");
        } catch (NotTriangleException e) {
            System.out.println("三角形边长修改失败");
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

7. 练习

练习1:

public class ReturnExceptionDemo {
    static void methodA() {
        try {
            System.out.println("进入方法A");
            throw new RuntimeException("制造异常");
        }finally {
            System.out.println("用A方法的finally");
        }
    }
    static void methodB() {
        try {
            System.out.println("进入方法B");
            return;
        } finally {
            System.out.println("调用B方法的finally");
        }
    }
	public static void main(String[] args) {
    	try {
    	    methodA();
   		} catch (Exception e) {
    	  	System.out.println(e.getMessage());
    	}
    	methodB();
  	}
}

练习2:

从键盘接收学生成绩,成绩必须在0~100之间。

自定义成绩无效异常。

编写方法接收成绩并返回该成绩,如果输入无效,则抛出自定义异常。

练习3:

编写应用程序EcmDef.java,接收命令行的两个参数,要求不能输入负数,计算两数相除。 对数据类型不一致(NumberFormatException)、缺少命令行参数(ArrayIndexOutOfBoundsException、 除0(ArithmeticException)及输入负数(EcDef 自定义的异常)进行异常处理。

提示: (1)在主类(EcmDef)中定义异常方法(ecm)完成两数相除功能。

(2)在main()方法中使用异常处理语句进行异常处理。

(3)在程序中,自定义对应输入负数的异常类(EcDef)。

(4)运行时接受参数 java EcmDef 20 10 //args[0]=“20” args[1]=“10”

(5)Interger类的static方法parseInt(String s)将s转换成对应的int值。 如:int a=Interger.parseInt(“314”); //a=314;

8. 小结与小悟

8.1 小结:异常处理5个关键字

第09章_异常处理

类比:上游排污,下游治污

8.2 感悟

小哲理:

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

歌词:

第09章_异常处理

 第09章_异常处理

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