詳解Java的Exception異常機(jī)制

更新時(shí)間：2021年05月31日 14:39:55 作者：fntp

Java的Exception異常機(jī)制,為什么會(huì)突然聊到異常？其實(shí)不是突然,而是我已經(jīng)準(zhǔn)備了很久,但苦于沒有好的例子來講解,從表象到底層實(shí)現(xiàn),今天就帶大家詳細(xì)了解Exception異常,需要的朋友可以參考下

一、前言

在Java中，我們?cè)趫?zhí)行代碼的過程中難免會(huì)遇到錯(cuò)誤與Exception異常，可是我們一直都是錘頭Coding而忽略了學(xué)習(xí)Exception這個(gè)東西！我們只是知道在發(fā)生Exception的地方讓代碼自動(dòng)生成throw exception或者是使用try-catch括起來處理，那你了解Java的Exception嗎？今天就讓我們把一起來看看Java的Exception吧！

在Java中，我們的代碼再出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)候無非是兩種情況：一是Error，一是異常Exception。如果是Error，那么則說明出現(xiàn)了錯(cuò)誤，錯(cuò)誤出現(xiàn)在編譯器預(yù)編譯階段，錯(cuò)誤是可以預(yù)見的，而異常卻是無法預(yù)見的。Java中，無論是Error還是Exception都是Throwable的子類（見下圖）。這是個(gè)什么玩意兒，可能大部分的人都沒人聽說過吧…不過這并不重要…開始上圖…

Error與Exception的區(qū)別與相同點(diǎn)：

Error是嚴(yán)重的錯(cuò)誤，并非異常，錯(cuò)誤是無法通過編碼解決的。
Exception是異常，異常則是可以通過編碼解決的。

Error與Exception的相同點(diǎn)：

Error與Exception類都是Throwable的子類

Exception類是所有異常的超類。

Java所有的異常在尋找父類的時(shí)候最終都能找到Exception類。

異常的分類

java.lang.Exception類是所有異常的超類，主要分為以下兩種:

RuntimeException-運(yùn)行時(shí)異常，也叫作非檢測(cè)性異常.

lOException和其它異常-其它異常，也叫作檢測(cè)性異常，所謂檢測(cè)性異常就是指在編譯階段都能被編譯器檢測(cè)出來的異常。
其中RuntimeException類的主要子類︰ArithmeticException類-算術(shù)異常，ArraylndexOutOfBoundsException類-數(shù)組下標(biāo)越界異常，NullPointerException-空指針異常，ClassCastException-類型轉(zhuǎn)換異常，NumberEormatException-數(shù)字格式異常注意:
當(dāng)程序執(zhí)行過程中發(fā)生異常但又沒有手動(dòng)處理時(shí)，則由Java虛擬機(jī)采用默認(rèn)方式處理異常，而默認(rèn)處理方式就是︰打印異常的名稱、異常發(fā)生的原因、異常發(fā)生的位置以及終止程序。

二、關(guān)于RuntimeException

非檢測(cè)性異常

package com.sinsy.exception;

public class ExceptionTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 非檢測(cè)性異常 ： Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero jvm無法檢測(cè)
        System.out.println(5 / 0);
        //檢測(cè)型異常
        Thread.sleep(3000);
    }
}

RuntimeException的主要子類有：

ArithmeticException–算數(shù)異常
ArrayIndexOutOfBoundsException–數(shù)組下標(biāo)越界異常
NullPointerException–空指針異常
ClassCastException–類型轉(zhuǎn)換異常
NumberFormatException–數(shù)字格式異常

下面通過代碼來對(duì)異常做出解釋：

為了讓所有的異常都能正常的顯示出來，我這里對(duì)每一種異常使用多線程來打印輸出：

package com.sinsy.exception;
public class ExceptionTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 非檢測(cè)性異常 ： Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero jvm無法檢測(cè)
        // System.out.println(5 / 0);
        //檢測(cè)型異常
        //Thread.sleep(3000);
        exceptionTest();
    }
    public static void exceptionTest(){
       new Thread(new Runnable() {
           @Override
           public void run() {
               //第一種 數(shù)組下標(biāo)越界異常
               int arr[] = new int[5];
               System.out.println(arr[5]);
           }
       }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //算數(shù)異常
                int a = 1;
                int b = 0;
                System.out.println(a/b);
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //空指針異常
                String abc = null;
                System.out.println(abc.length());
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //類型轉(zhuǎn)換異常
                Exception exception = new Exception();
                InterruptedException interruptedException =(InterruptedException) exception;
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //數(shù)字格式異常
                String ad = "1234a";
                System.out.println(Integer.parseInt(ad));
            }
        }).start();
    }
}

運(yùn)行之后的結(jié)果為：很清晰的看見，每一個(gè)線程代表著一種異常。

通過編碼對(duì)各種異常進(jìn)行處理之后，結(jié)果為：

/**
 * 測(cè)試各種異常轉(zhuǎn)換機(jī)制的修復(fù)
 */
public static void exceptionModifyTest(){
    new Thread(() -> {
        //第一種 數(shù)組下標(biāo)越界異常
        int arr[] = new int[5];
        if (arr.length>5){
        System.out.println(arr[5]);
        }
        System.out.println("下標(biāo)越界異常已經(jīng)規(guī)避");
    }).start();
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            //算數(shù)異常
        int a = 1;
        int b = 0;
        if (0!=b){
        System.out.println(a/b);
        }
            System.out.println("算術(shù)異常已經(jīng)規(guī)避");
        }
    }).start();
    new Thread(() -> {
        //空指針異常
        String abc = null;
        if (null!=abc) {
            System.out.println(abc.length());
        }
        System.out.println("空指針異常已經(jīng)規(guī)避");
    }).start();
    new Thread(() -> {
        //類型轉(zhuǎn)換異常
        Exception exception = new Exception();
        if (exception instanceof  InterruptedException) {
            InterruptedException interruptedException = (InterruptedException) exception;
        }
        System.out.println("類型轉(zhuǎn)換異常已經(jīng)規(guī)避");
    }).start();
    new Thread(() -> {
        //數(shù)字格式異常
        String ad = "1234a";
        //字符串類型的數(shù)據(jù)做篩選一般選擇正則表達(dá)式做第一選擇
        if (ad.matches("\\d+")){
        System.out.println(Integer.parseInt(ad));
        }
        System.out.println("數(shù)字格式異常已避免");
    }).start();
}

運(yùn)行結(jié)果為：

三、異常的避免

異常的避免其實(shí)上文已經(jīng)凸顯出來了結(jié)局方案，就是在可能出現(xiàn)異常的地方進(jìn)行if判斷處理，提前預(yù)判異常，然后對(duì)可能出現(xiàn)的異常跳過處理。

異常的避免（使用If-else）可能會(huì)導(dǎo)致大量的代碼冗余，導(dǎo)致代碼的沉積度過大，變得臃腫，可讀性比較差。

四、異常的捕獲

異常的捕獲使用try{}catch{}來進(jìn)行捕獲

捕獲不了的我們對(duì)其進(jìn)行拋出

五、異常的拋出（異常的轉(zhuǎn)移）

異常拋出拋給誰呢？當(dāng)然是異常的捕獲者。

異常拋出的時(shí)候需要注意一點(diǎn)，拋出的異常之間有父子類繼承關(guān)系的，如果跑的異常包含多個(gè)，那么我們可以選擇拋出異常最大的父類，直接可以拋出所有異常，這樣節(jié)省了代碼，但同時(shí)也對(duì)代碼的可讀性造成了一定的影響，讓修改者無法直接得知此代碼在使用過程中會(huì)出現(xiàn)什么樣的異常。

基本概念

在某些特殊情況下有些異常不能處理或者不便于處理時(shí)，就可以將該異常轉(zhuǎn)秘給該方法的調(diào)用者，這種方法就叫異常的拋出，本質(zhì)上其實(shí)是異常的轉(zhuǎn)移。方法執(zhí)行時(shí)出現(xiàn)異常，則底層生成一個(gè)異常類對(duì)象拋出，此時(shí)異常代碼后續(xù)的代碼就不再執(zhí)行。

語法格式

訪問權(quán)限返回值類型方法名稱(形參列表) throws異常類型1,異常類型2…{方法體;}如︰
public void show() throws lOExceptiont

方法重寫的原則

a.要求方法名相同、參數(shù)列表相同以及返回值類型相同，從jdk1.5開始支持返回子類類型;b.要求方法的訪問權(quán)限不能變小，可以相同或者變大;
c.要求方法不能拋出更大的異常;

注意

子類重寫的方法不能拋出更大的異常、不能拋出平級(jí)不一樣的異常，但可以拋出一樣的異常、更小的異常以及不拋出異常。一定注意?。。。。。。。。?！若父類中被重寫的方法沒有拋出異常時(shí)，則子類中重寫的方法只能進(jìn)行異常的捕獲。不建議在Main方法中拋出異常，JVM需要執(zhí)行的任務(wù)有很多，如果此時(shí)將大量的異常工作交給他來做，那么會(huì)影響JVMd額執(zhí)行效率

異常的常規(guī)處理

對(duì)于常見的異常，通常對(duì)不同類型的異常有著不同的處理方法.

（1）如果父類方法拋出了異常，子類不能拋出比父類更大的異常，只能拋出與父類所拋異常類子類的異常，特殊情況可不拋出任何異常。

父類拋出InterruptedException與IOException，子類只拋出InterruptedException，不拋出IOException

/**
 * 父類
 */
package com.sinsy.test;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
public class ThrowExceptionFather {
    public  void show() throws IOException, InterruptedException {
        Thread.sleep(100);
        System.out.println("hehehe");
        FileInputStream fileInputStream =new FileInputStream("");
        fileInputStream.close();
    }
}
/**
 * 子類	
 */
package com.sinsy.test;
public class ThrowExceptionTest extends ThrowExceptionFather{
    @Override
    public void show() throws InterruptedException {
        Thread.sleep(20);
    }
}

父類的原始方法只拋出IOExeption，而子類在重寫該方法的時(shí)候拋出父類中沒有的異常，并且該異常與父類所拋異常并非同屬某一類的子類，也就是說子類所拋出的異常與父類所拋出的異常并不是同一級(jí)。

/**
 * 父類
 */
package com.sinsy.test;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
public class ThrowExceptionFather {
    public  void show() throws IOException {
        FileInputStream fileInputStream =new FileInputStream("");
        fileInputStream.close();
    }
}

/**
 * 子類
 */
package com.sinsy.test;
public class ThrowExceptionTest extends ThrowExceptionFather{
    @Override
    public void show() throws InterruptedException {
        Thread.sleep(20);
    }
}

此時(shí)代碼報(bào)錯(cuò)，證明子類無法拋出與父類非同級(jí)關(guān)系的異常：

父類只拋出一個(gè)異常，子類拋出與父類所拋異常同級(jí)但不同的異常：如下代碼：子類拋出了一個(gè)與父類方法中同級(jí)別的異常但父類并未拋出該異常，此時(shí)代碼報(bào)錯(cuò)：證明子類不可拋出與父類同級(jí)別的異常：（ClassNotLoadedException與IOException屬于同一級(jí)別）

/**
 * 父類
 */
package com.sinsy.test;
import com.sun.jdi.ClassNotLoadedException;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
public class ThrowExceptionFather {
    public  void show() throws IOException {
        FileInputStream fileInputStream =new FileInputStream("");
        fileInputStream.close();
    }
}

/**
 * 子類
 */
package com.sinsy.test;
import com.sun.jdi.ClassNotLoadedException;
public class ThrowExceptionTest extends ThrowExceptionFather{
    @Override
    public void show() throws ClassNotLoadedException {
    }
}

但是子類可以拋出一個(gè)是父類所拋異常類的子類的異常：

通過對(duì)比IOException的簡單繼承關(guān)系我們可以選擇一個(gè)IOException的子類，讓繼承了ThrowExceptionFather的子類在方法重寫的時(shí)候去拋出該異常，如下代碼：

package com.sinsy.test;

import com.sun.jdi.ClassNotLoadedException;

import java.nio.file.FileSystemException;

public class ThrowExceptionTest extends ThrowExceptionFather{
    @Override
    public void show() throws FileSystemException {

    }
}

此時(shí)未報(bào)錯(cuò)：

證明，子類可以拋出父類所拋異常類子類的異常。

因此，總結(jié)一句話就是：子類繼承父類后，在重寫父類方法的時(shí)候，如果父類中原有方法拋出了異常，那么子類不能拋出比父類所拋異常大的異常，只能拋出屬于父類所拋異常類的子類的異常。

（2）若一個(gè)方法內(nèi)部以遞進(jìn)式的方法分別調(diào)用了好幾個(gè)其他的方法，則建議這些方法將異常逐層拋出，然后再統(tǒng)一處理。如下代碼所示。

package com.sinsy.test;
public class DigonThrow {
    public static void yu() {
        try {
            yu1();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static void yu1() throws Exception {
        yu2();
    }
    public static void yu2() throws Exception {
        yu3();
    }
    public static void yu3() throws Exception {
        yu4();
    }
    public static void yu4() throws Exception {
      yu5();
    }
    public static void yu5()throws Exception{
        System.out.println(1);
    }
    public static void main(String[] args){
        yu();
    }
}

將異常拋至最頂層的時(shí)候，此時(shí)做最后的 try-catch 處理。

（3）如果父類中被重寫的方法沒有拋出異常的時(shí)候，則子類中重寫的方法只能進(jìn)行異常的捕獲處理。

//父類代碼
package com.sinsy.test;
public class ThrowExceptionFather {
    public  void show(){

    }
}
//子類代碼
package com.sinsy.test;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class ThrowExceptionTest extends ThrowExceptionFather{
    @Override
    public void show() {
        FileInputStream fileInputStream =new FileInputStream("");
        fileInputStream.close();
    }
}

若此時(shí)子類拋出異常，則會(huì)出現(xiàn)以下警示：

Method ‘show' is inherited.Do you want to add exceptions to method signatures in the whole method hierarchy?意思就是在說，方法‘Show'是繼承的。要在整個(gè)方法層次結(jié)構(gòu)中向方法簽名添加異常嗎？如果添加了之后，則父類中過就會(huì)拋出此異常！

六、自定義異常

基本概念

當(dāng)需要在程序中表達(dá)年齡不合理的情況時(shí)，而Java官方又沒有提供這種針對(duì)性的異常，此時(shí)就需要程序員自定義異常加以描述。

實(shí)現(xiàn)流程

a.自定義xxxException異常類繼承Exception類或者其子類。
b.提供兩個(gè)版本的構(gòu)造方法，一個(gè)是在·無參構(gòu)造方法，另外一個(gè)是字符電作為參數(shù)的構(gòu)造方法。

異常的產(chǎn)生

throw new異常類型(實(shí)參);如∶throw new AgeException("年齡不合理!!! ");Java采用的異常處理機(jī)制，是將異常處理的程序代碼集中在一起，與正常的程序代碼分開**，使得程序簡潔、優(yōu)雅，并易于維護(hù)。**

自定義Exception異常類

要想實(shí)現(xiàn)自定義Exception異常類，我們需要寫一個(gè)Exception的異常類去繼承Exception類，實(shí)現(xiàn)無參構(gòu)造方法以及有參數(shù)構(gòu)造方法。

package com.sinsy.exception;

public class AgeException extends Exception{
    
    static final long serialVersionUID = -3387516993124229948L;

    /**
     * 無參數(shù)構(gòu)造方法
     */
    public AgeException() {
    }

    /**
     * 有參構(gòu)造方法
     * @param message
     */
    public AgeException(String message) {
        super(message);
    }
}

自定義Exception異常類的使用：

（1）首先確定應(yīng)用場(chǎng)景為：用戶個(gè)人信息的封裝中，對(duì)成員屬性的封裝的時(shí)候?qū)Τ蓡T屬性的設(shè)置出現(xiàn)異常：

package com.sinsy.bean;
import com.sinsy.exception.AgeException;
import java.util.Objects;
public class Person {
    private String name;
    private String sex;
    private int age;
    public Person() {
    }
    public Person(String name, String sex, int age) {
        this.name = name;
        this.sex = sex;
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getSex() {
        return sex;
    }
    public void setSex(String sex) {
        this.sex = sex;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) throws AgeException {
        if (age<0){
            throw new AgeException("年齡設(shè)置錯(cuò)誤哦！請(qǐng)稍后重試!");
        }else{
            this.age = age;
        }
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Person person = (Person) o;
        return age == person.age && Objects.equals(name, person.name) && Objects.equals(sex, person.sex);
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, sex, age);
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", sex='" + sex + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

（2）確定引用場(chǎng)景之后，我們創(chuàng)建Test測(cè)試方法對(duì)目標(biāo)用例進(jìn)行簡單測(cè)試：

package com.sinsy.test;

import com.sinsy.bean.Person;
import com.sinsy.exception.AgeException;

public class PersonException {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("二狗子");
        try {
            person.setAge(-12);
        }catch (AgeException ageException){
            ageException.printStackTrace();
        }
        System.out.println("執(zhí)行完畢");
    }
}

測(cè)試結(jié)果如下：

這表明，AgeException的異常類使用正確，正確的打印出來了錯(cuò)誤提示信息，這里的錯(cuò)誤提示信息是自己自定義的，也就是你在調(diào)用AgeException類的時(shí)候自己輸入的異常提示信息。這就是調(diào)用了AgeExceptiuon類的默認(rèn)含參數(shù)的構(gòu)造方法。

注意含有異常處理的代碼執(zhí)行順序：

在遇到異常的時(shí)候我們需要根據(jù)異常出現(xiàn)的具體應(yīng)用場(chǎng)景作相應(yīng)的處理，如果是重寫父類的繼承下來的方法，我們?cè)趯?duì)方法進(jìn)行重寫的時(shí)候，我們需要注意，如果父類的原始方法并沒有拋出異常，在子類中重寫父類的方法是不需要拋出異常的，否則則會(huì)報(bào)錯(cuò)，而在處理異常的時(shí)候，我們更需要關(guān)注的是異常出現(xiàn)的位置以及時(shí)機(jī)。如果異常出現(xiàn)在可預(yù)測(cè)區(qū)域，則主動(dòng)應(yīng)該拋出對(duì)應(yīng)可能會(huì)出現(xiàn)的異常，讓代碼安全的執(zhí)行，不產(chǎn)生額外的錯(cuò)誤。其二，在處理異常的時(shí)候，如果是遞進(jìn)式拋出異常，在最頂層的時(shí)候一定要try-catch處理異常，不可再向上拋出，如果拋給虛擬機(jī)來處理，那么則會(huì)響應(yīng)JVM的執(zhí)行效率。其三，當(dāng)處理異常的時(shí)候，如果我們遇到與異常耦合度不高的業(yè)務(wù)需要執(zhí)行的時(shí)候，我們可以在finally中編寫與異常無耦合度的代碼，確保必要的有業(yè)務(wù)能正常執(zhí)行。

處理異常的時(shí)候由于finally與try-catch的關(guān)系，有時(shí)候會(huì)打亂原有代碼的執(zhí)行順序，也會(huì)間接影響業(yè)務(wù)的執(zhí)行：比如以下處理方法的不同導(dǎo)致在業(yè)務(wù)最后的結(jié)果完全不一致。代碼如下

package com.sinsy.test;
import com.sinsy.bean.Person;
import com.sinsy.exception.AgeException;
public class PersonException {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("二狗子");
        //注意我這里的處理異常的方式方法： 是在最頂層拿到異常之后直接當(dāng)場(chǎng)做的處理，
        try {
            person.setAge(-12);
        }catch (AgeException ageException){
            //這里就是處理 直接將異常打印輸出
            ageException.printStackTrace();
        }
        System.out.println("執(zhí)行完畢");
    }
}

處理之后的結(jié)果為：

**而如果我們將代碼做一個(gè)簡單的修改：**在設(shè)置年齡的2時(shí)候我們不對(duì)錯(cuò)誤年齡進(jìn)行拋出異常處理而是直接就地處理。則會(huì)怎么樣呢？為了讓效果更加明顯，我們將SetAge的方法修改完之后我們?cè)倮^續(xù)將測(cè)試方法中測(cè)試用例做一個(gè)簡單的更改：

public void setAge(int age) {
    if (age<0){
       try {
           throw new AgeException("年齡設(shè)置錯(cuò)誤哦！請(qǐng)稍后重試!");
       }catch (AgeException ageException){
           ageException.printStackTrace();
       }
    }else{
        this.age = age;
    }
}

//測(cè)試方法：
package com.sinsy.test;
import com.sinsy.bean.Person;
import com.sinsy.exception.AgeException;
public class PersonException {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("二狗子","男");
        //注意我這里的處理異常的方式方法： 是在最頂層拿到異常之后直接當(dāng)場(chǎng)做的處理，
        person.setAge(-12);
        System.out.println(person);
    }
}

最后的處理結(jié)果：

我們發(fā)現(xiàn)，測(cè)試方法執(zhí)行之后，打印輸出了Person對(duì)象person。

可見，在設(shè)置年齡的時(shí)候就地處理，不會(huì)影響后續(xù)代碼的執(zhí)行，就地處理后，我們捕獲到異常，怎么處理異常取決于我們對(duì)異常的動(dòng)作，我們可以選擇將捕獲到的異常進(jìn)行打印亦或是將異常轉(zhuǎn)交到其他處理異常的業(yè)務(wù)中去處理，這樣的做了就地處理不會(huì)影響我們后續(xù)的代碼執(zhí)行。

好了，以上就是今天對(duì)Java異常的介紹與使用以及教學(xué)，下一篇我們就來研究一下Java中的異常的底層是怎么實(shí)現(xiàn)的，Exception在Java中是一種什么樣的存在？設(shè)計(jì)Exception與Error的目的在JVM處理字節(jié)碼文件指令集的過程中能起到什么樣的效果？

說到這里，如果你有一點(diǎn)基礎(chǔ)的話，相信肯定能看到我對(duì)作用（設(shè)計(jì)Exception與Error的目的在JVM處理字節(jié)碼文件指令集的過程中能起到的作用）的一些簡單了解，沒事，不夠清晰，我們還有第二篇博客詳解Exception與Error。

到此這篇關(guān)于詳解Java的Exception異常機(jī)制的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java Exception異常內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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