快捷導(dǎo)航

Java 知識(shí)難點(diǎn)之異常的認(rèn)知與使用詳解

更新時(shí)間：2021年09月26日 09:53:42 作者：意愿三七

所謂異常是指程序在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)提示調(diào)用者的機(jī)制，異常的種類(lèi)有很多，不同種類(lèi)的異常有不同的含義，也有不同的處理方式，通讀本篇對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的價(jià)值，需要的朋友可以參考下

前言

本篇文章你會(huì)學(xué)習(xí)到什么是異常，異常的基本語(yǔ)法使用，和自定義異常，干貨多多?。。?/p>

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一、異常的背景

初識(shí)異常

我們?cè)?jīng)的代碼中已經(jīng)接觸了一些 “異常” 了. 例如

除以 0

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

算術(shù)異常：

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數(shù)組下標(biāo)越界

數(shù)組越界

int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr[100]);
// 執(zhí)行結(jié)果
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100

訪問(wèn) null 對(duì)象

空指針異常

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

異常分為2種：

運(yùn)行時(shí)異常（非受查異常）

算數(shù)異常數(shù)組越界異常空指針異常都是程序運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中發(fā)生的異常

編譯時(shí)異常（受查異常）

比如使用clone方法在編譯前就劃紅線了就是編譯時(shí)異常

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異常體系：

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我們來(lái)看一下空指針異常（其實(shí)是一個(gè)類(lèi)繼承了運(yùn)行時(shí)異常）

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對(duì)應(yīng)上面的圖,

在看一下運(yùn)行時(shí)異常：繼承了Exception（也可以看上面的圖）

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看一下Exception 繼承了Throwable：

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通過(guò)這個(gè)圖我們得到一個(gè)結(jié)論：每一個(gè)異常都是一個(gè)類(lèi)，異常之間的關(guān)系參考圖上繼承

我們看看Error

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這個(gè)就叫做錯(cuò)誤

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異常和錯(cuò)誤的區(qū)別：

錯(cuò)誤：必須由程序員處理邏輯錯(cuò)誤
異常：處理異常就OK了接下來(lái)繼續(xù)看

防御式編程:

錯(cuò)誤在代碼中是客觀存在的. 因此我們要讓程序出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候及時(shí)通知程序猿. 我們有兩種主要的方式
LBYL: Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的檢查.

EAFP: It's Easier to Ask Forgiveness than Permission. “事后獲取原諒比事前獲取許可更容易”. 也就是先操作, 遇到問(wèn)題再處理.

注意!!! 上面這兩個(gè)概念千萬(wàn)不要背!
其實(shí)很好理解, 舉個(gè)栗子~~
比如老濕年輕的時(shí)候, 和你們師娘剛開(kāi)始談對(duì)象. 我們都知道, 談對(duì)象需要有一些親密的動(dòng)作, 比如 “拉小手” 這種. emmmmm 問(wèn)題來(lái)了, 老濕去拉師娘的小手有兩種方式:

a) 老濕說(shuō), 妹子, 我拉你小手可以嘛? 獲取妹子的同意后, 再拉手(這就是 LBYL).

b) 老濕趁妹子不備, 直接拉住. 大不了妹子生氣了給老濕一巴掌, 老濕再道歉就是(這就是 EAFP).

異常的核心思想就是 EAFP.

異常的好處

例如, 我們用偽代碼演示一下開(kāi)始一局王者榮耀的過(guò)程.

LBYL 風(fēng)格的代碼(不使用異常)

boolean ret = false;
ret = 登陸游戲();
if (!ret) {
 處理登陸游戲錯(cuò)誤;
    return; }
ret = 開(kāi)始匹配();
if (!ret) {
 處理匹配錯(cuò)誤;
    return; }
ret = 游戲確認(rèn)();
if (!ret) {
 處理游戲確認(rèn)錯(cuò)誤;
    return; }
ret = 選擇英雄();
if (!ret) {
    處理選擇英雄錯(cuò)誤;
    return; }
ret = 載入游戲畫(huà)面();
if (!ret) {
 處理載入游戲錯(cuò)誤;
    return; }

EAFP 風(fēng)格的代碼(使用異常)

try {
    登陸游戲();
    開(kāi)始匹配();
    游戲確認(rèn)();
    選擇英雄();
    載入游戲畫(huà)面();
   ...
} catch (登陸游戲異常) {
    處理登陸游戲異常;
} catch (開(kāi)始匹配異常) {
 處理開(kāi)始匹配異常;
} catch (游戲確認(rèn)異常) {
 處理游戲確認(rèn)異常;
} catch (選擇英雄異常) {
 處理選擇英雄異常;
} catch (載入游戲畫(huà)面異常) {
 處理載入游戲畫(huà)面異常; }

對(duì)比兩種不同風(fēng)格的代碼, 我們可以發(fā)現(xiàn), 使用第一種方式, 正常流程和錯(cuò)誤處理流程代碼混在一起, 代碼整體顯的比較混亂. 而第二種方式正常流程和錯(cuò)誤流程是分離開(kāi)的, 更容易理解代碼

二、異常的基本用法

基本語(yǔ)法

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try 代碼塊中放的是可能出現(xiàn)異常的代碼.
catch 代碼塊中放的是出現(xiàn)異常后的處理行為.
finally 代碼塊中的代碼用于處理善后工作, 會(huì)在最后執(zhí)行.
其中 catch 和 finally 都可以根據(jù)情況選擇加或者不加.

代碼：

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

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解釋?zhuān)?/p>

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我們發(fā)現(xiàn)一旦出現(xiàn)異常, 程序就終止了. after 沒(méi)有正確輸出

為什么？

當(dāng)沒(méi)有處理異常的時(shí)候一旦程序發(fā)生了異常之后，這個(gè)異常會(huì)交給jvm，如果給jvm處理異常，那么程序一定會(huì)終止。

我們來(lái)自己處理異常：catch一定要捕獲相應(yīng)的異常(沒(méi)有捕獲到就交給了JVM了)

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結(jié)果：

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但是下面的也不會(huì)執(zhí)行了

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相比上面的我們處理了異常，讓程序可以繼續(xù)運(yùn)行下去了

那上面是沒(méi)有異常消息的提示了，我們還想要些提示怎么搞呢？？

使用：e.printStackTrace(); after還是正常出來(lái)

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這個(gè)紅字可以進(jìn)行參考。

代碼示例 catch 可以有多個(gè)：

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一段代碼可能會(huì)拋出多種不同的異常, 不同的異常有不同的處理方式. 因此可以搭配多個(gè) catch 代碼塊.
如果多個(gè)異常的處理方式是完全相同, 也可以寫(xiě)成這樣

代碼示例也可以用一個(gè) catch 捕獲所有異常(不推薦)

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");

為什么不推薦了，因?yàn)閑xception 范圍太大了，不好排查

代碼示例 finally 的執(zhí)行不需要條件

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");
}

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finally 無(wú)論有沒(méi)有異常都會(huì)最后執(zhí)行

代碼示例使用 try 負(fù)責(zé)回收資源

Scanner.close()可以釋放資源可以寫(xiě)到finally里面，也可以直接寫(xiě)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();
}

代碼示例如果向上一直傳遞都沒(méi)有合適的方法處理異常, 最終就會(huì)交給 JVM 處理, 程序就會(huì)異常終止(和我們最開(kāi)始未使用 try catch 時(shí)是一樣的).

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]);
}
// 直接結(jié)果
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100
 at demo02.Test.func(Test.java:18)
 at demo02.Test.main(Test.java:9)
after try catch

可以看見(jiàn)上面代碼是func可以有異常，但是在main方法里面處理了的

異常處理流程

程序先執(zhí)行 try 中的代碼
如果 try 中的代碼出現(xiàn)異常, 就會(huì)結(jié)束 try 中的代碼, 看和 catch 中的異常類(lèi)型是否匹配.
如果找到匹配的異常類(lèi)型, 就會(huì)執(zhí)行 catch 中的代碼
如果沒(méi)有找到匹配的異常類(lèi)型, 就會(huì)將異常向上傳遞到上層調(diào)用者.
無(wú)論是否找到匹配的異常類(lèi)型, finally 中的代碼都會(huì)被執(zhí)行到(在該方法結(jié)束之前執(zhí)行).
如果上層調(diào)用者也沒(méi)有處理的了異常, 就繼續(xù)向上傳遞.
一直到 main 方法也沒(méi)有合適的代碼處理異常, 就會(huì)交給 JVM 來(lái)進(jìn)行處理, 此時(shí)程序就會(huì)異常終止.

關(guān)于異常的處理方式

異常的種類(lèi)有很多, 我們要根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景來(lái)決定.

對(duì)于比較嚴(yán)重的問(wèn)題(例如和算錢(qián)相關(guān)的場(chǎng)景), 應(yīng)該讓程序直接崩潰, 防止造成更嚴(yán)重的后果

對(duì)于不太嚴(yán)重的問(wèn)題(大多數(shù)場(chǎng)景), 可以記錄錯(cuò)誤日志, 并通過(guò)監(jiān)控報(bào)警程序及時(shí)通知程序猿

對(duì)于可能會(huì)恢復(fù)的問(wèn)題(和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的場(chǎng)景), 可以嘗試進(jìn)行重試.

在我們當(dāng)前的代碼中采取的是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的第二種方式. 我們記錄的錯(cuò)誤日志是出現(xiàn)異常的方法調(diào)用信息, 能很快

速的讓我們找到出現(xiàn)異常的位置. 以后在實(shí)際工作中我們會(huì)采取更完備的方式來(lái)記錄異常信息

拋出異常

除了 Java 內(nèi)置的類(lèi)會(huì)拋出一些異常之外, 程序猿也可以手動(dòng)拋出某個(gè)異常. 使用 throw 關(guān)鍵字完成這個(gè)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("拋出除 0 異常"); 
 } 
 return x / y; 
} 
// 執(zhí)行結(jié)果
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: 拋出除 0 異常
 at demo02.Test.divide(Test.java:14) 
 at demo02.Test.main(Test.java:9)

在這個(gè)代碼中, 我們可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)拋出需要的異常. 在構(gòu)造異常對(duì)象同時(shí)可以指定一些描述性信息.

異常說(shuō)明
我們?cè)谔幚懋惓５臅r(shí)候, 通常希望知道這段代碼中究竟會(huì)出現(xiàn)哪些可能的異常.

我們可以使用 throws 關(guān)鍵字, 把可能拋出的異常顯式的標(biāo)注在方法定義的位置. 從而提醒調(diào)用者要注意捕獲這些異常.

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