Java異常是Java提供的一種識(shí)別及響應(yīng)錯(cuò)誤的一致性機(jī)制。
Java異常機(jī)制可以使程序中異常處理代碼和正常業(yè)務(wù)代碼分離，保證程序代碼更加優(yōu)雅，并提高程序健壯性。在有效使用異常的情況下，異常能清晰的回答what, where, why這3個(gè)問(wèn)題：異常類型回答了“什么”被拋出，異常堆棧跟蹤回答了“在哪“拋出，異常信息回答了“為什么“會(huì)拋出。
Java異常機(jī)制用到的幾個(gè)關(guān)鍵字：try、catch、finally、throw、throws。

public class Demo1 {

 public static void main(String[] args) {
  try {
   int i = 10/0;
    System.out.println("i="+i); 
  } catch (ArithmeticException e) {
    System.out.println("Caught Exception"); 
   System.out.println("e.getMessage(): " + e.getMessage()); 
   System.out.println("e.toString(): " + e.toString()); 
   System.out.println("e.printStackTrace():");
   e.printStackTrace(); 
  }
 }
}

運(yùn)行結(jié)果：

Caught Exception
e.getMessage(): / by zero
e.toString(): java.lang.ArithmeticException: / by zero
e.printStackTrace():
java.lang.ArithmeticException: / by zero
 at Demo1.main(Demo1.java:6)

結(jié)果說(shuō)明：在try語(yǔ)句塊中有除數(shù)為0的操作，該操作會(huì)拋出java.lang.ArithmeticException異常。通過(guò)catch，對(duì)該異常進(jìn)行捕獲。
觀察結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，并沒(méi)有執(zhí)行System.out.println("i="+i)。這說(shuō)明try語(yǔ)句塊發(fā)生異常之后，try語(yǔ)句塊中的剩余內(nèi)容就不會(huì)再被執(zhí)行了。
示例二: 了解finally的基本用法
在"示例一"的基礎(chǔ)上，我們添加finally語(yǔ)句。

public class Demo2 {

 public static void main(String[] args) {
  try {
   int i = 10/0;
    System.out.println("i="+i); 
  } catch (ArithmeticException e) {
    System.out.println("Caught Exception"); 
   System.out.println("e.getMessage(): " + e.getMessage()); 
   System.out.println("e.toString(): " + e.toString()); 
   System.out.println("e.printStackTrace():");
   e.printStackTrace(); 
  } finally {
   System.out.println("run finally");
  }
 }
}

運(yùn)行結(jié)果：

Caught Exception
e.getMessage(): / by zero
e.toString(): java.lang.ArithmeticException: / by zero
e.printStackTrace():
java.lang.ArithmeticException: / by zero
 at Demo2.main(Demo2.java:6)
run finally

結(jié)果說(shuō)明：最終執(zhí)行了finally語(yǔ)句塊。
示例三: 了解throws和throw的基本用法
throws是用于聲明拋出的異常，而throw是用于拋出異常。

class MyException extends Exception {
 public MyException() {}
 public MyException(String msg) {
  super(msg);
 }
}

public class Demo3 {

 public static void main(String[] args) {
  try {
   test();
  } catch (MyException e) {
   System.out.println("Catch My Exception");
   e.printStackTrace();
  }
 }
 public static void test() throws MyException{
  try {
   int i = 10/0;
    System.out.println("i="+i); 
  } catch (ArithmeticException e) {
   throw new MyException("This is MyException"); 
  }
 }
}

運(yùn)行結(jié)果：

Catch My Exception
MyException: This is MyException
 at Demo3.test(Demo3.java:24)
 at Demo3.main(Demo3.java:13)

結(jié)果說(shuō)明：MyException是繼承于Exception的子類。test()的try語(yǔ)句塊中產(chǎn)生ArithmeticException異常(除數(shù)為0)，并在catch中捕獲該異常；接著拋出MyException異常。main()方法對(duì)test()中拋出的MyException進(jìn)行捕獲處理。

Java異?？蚣?br /> Java異常架構(gòu)圖:

1. Throwable
Throwable是 Java 語(yǔ)言中所有錯(cuò)誤或異常的超類。
Throwable包含兩個(gè)子類: Error 和 Exception。它們通常用于指示發(fā)生了異常情況。
Throwable包含了其線程創(chuàng)建時(shí)線程執(zhí)行堆棧的快照，它提供了printStackTrace()等接口用于獲取堆棧跟蹤數(shù)據(jù)等信息。

2. Exception
Exception及其子類是 Throwable 的一種形式，它指出了合理的應(yīng)用程序想要捕獲的條件。

3. RuntimeException
RuntimeException是那些可能在 Java 虛擬機(jī)正常運(yùn)行期間拋出的異常的超類。
編譯器不會(huì)檢查RuntimeException異常。例如，除數(shù)為零時(shí)，拋出ArithmeticException異常。RuntimeException是ArithmeticException的超類。當(dāng)代碼發(fā)生除數(shù)為零的情況時(shí)，倘若既"沒(méi)有通過(guò)throws聲明拋出ArithmeticException異常"，也"沒(méi)有通過(guò)try...catch...處理該異常"，也能通過(guò)編譯。這就是我們所說(shuō)的"編譯器不會(huì)檢查RuntimeException異常"！
如果代碼會(huì)產(chǎn)生RuntimeException異常，則需要通過(guò)修改代碼進(jìn)行避免。例如，若會(huì)發(fā)生除數(shù)為零的情況，則需要通過(guò)代碼避免該情況的發(fā)生！

4. Error
和Exception一樣，Error也是Throwable的子類。它用于指示合理的應(yīng)用程序不應(yīng)該試圖捕獲的嚴(yán)重問(wèn)題，大多數(shù)這樣的錯(cuò)誤都是異常條件。
和RuntimeException一樣，編譯器也不會(huì)檢查Error。
Java將可拋出(Throwable)的結(jié)構(gòu)分為三種類型：被檢查的異常(Checked Exception)，運(yùn)行時(shí)異常(RuntimeException)和錯(cuò)誤(Error)。

(1) 運(yùn)行時(shí)異常
定義: RuntimeException及其子類都被稱為運(yùn)行時(shí)異常。
特點(diǎn): Java編譯器不會(huì)檢查它。也就是說(shuō)，當(dāng)程序中可能出現(xiàn)這類異常時(shí)，倘若既"沒(méi)有通過(guò)throws聲明拋出它"，也"沒(méi)有用try-catch語(yǔ)句捕獲它"，還是會(huì)編譯通過(guò)。例如，除數(shù)為零時(shí)產(chǎn)生的ArithmeticException異常，數(shù)組越界時(shí)產(chǎn)生的IndexOutOfBoundsException異常，fail-fail機(jī)制產(chǎn)生的ConcurrentModificationException異常等，都屬于運(yùn)行時(shí)異常。
     雖然Java編譯器不會(huì)檢查運(yùn)行時(shí)異常，但是我們也可以通過(guò)throws進(jìn)行聲明拋出，也可以通過(guò)try-catch對(duì)它進(jìn)行捕獲處理。
     如果產(chǎn)生運(yùn)行時(shí)異常，則需要通過(guò)修改代碼來(lái)進(jìn)行避免。例如，若會(huì)發(fā)生除數(shù)為零的情況，則需要通過(guò)代碼避免該情況的發(fā)生！

(2) 被檢查的異常
定義: Exception類本身，以及Exception的子類中除了"運(yùn)行時(shí)異常"之外的其它子類都屬于被檢查異常。
特點(diǎn): Java編譯器會(huì)檢查它。此類異常，要么通過(guò)throws進(jìn)行聲明拋出，要么通過(guò)try-catch進(jìn)行捕獲處理，否則不能通過(guò)編譯。例如，CloneNotSupportedException就屬于被檢查異常。當(dāng)通過(guò)clone()接口去克隆一個(gè)對(duì)象，而該對(duì)象對(duì)應(yīng)的類沒(méi)有實(shí)現(xiàn)Cloneable接口，就會(huì)拋出CloneNotSupportedException異常。
     被檢查異常通常都是可以恢復(fù)的。

(3) 錯(cuò)誤
定義: Error類及其子類。
特點(diǎn): 和運(yùn)行時(shí)異常一樣，編譯器也不會(huì)對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行檢查。
     當(dāng)資源不足、約束失敗、或是其它程序無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行的條件發(fā)生時(shí)，就產(chǎn)生錯(cuò)誤。程序本身無(wú)法修復(fù)這些錯(cuò)誤的。例如，VirtualMachineError就屬于錯(cuò)誤。
     按照J(rèn)ava慣例，我們是不應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)任何新的Error子類的！
對(duì)于上面的3種結(jié)構(gòu)，我們?cè)趻伋霎惓；蝈e(cuò)誤時(shí)，到底該哪一種？《Effective Java》中給出的建議是：對(duì)于可以恢復(fù)的條件使用被檢查異常，對(duì)于程序錯(cuò)誤使用運(yùn)行時(shí)異常。

關(guān)于異常處理的幾條建議

第1條: 只針對(duì)不正常的情況才使用異常
建議：異常只應(yīng)該被用于不正常的條件，它們永遠(yuǎn)不應(yīng)該被用于正常的控制流。
通過(guò)比較下面的兩份代碼進(jìn)行說(shuō)明。
代碼1

try {
 int i=0;
 while (true) {
  arr[i]=0;
  i++;
 }
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
}
代碼2
for (int i=0; i<arr.length; i++) {
 arr[i]=0;
}

兩份代碼的作用都是遍歷arr數(shù)組，并設(shè)置數(shù)組中每一個(gè)元素的值為0。代碼1的是通過(guò)異常來(lái)終止，看起來(lái)非常難懂，代碼2是通過(guò)數(shù)組邊界來(lái)終止。我們應(yīng)該避免使用代碼1這種方式，主要原因有三點(diǎn)：
異常機(jī)制的設(shè)計(jì)初衷是用于不正常的情況，所以很少會(huì)會(huì)JVM實(shí)現(xiàn)試圖對(duì)它們的性能進(jìn)行優(yōu)化。所以，創(chuàng)建、拋出和捕獲異常的開(kāi)銷是很昂貴的。
把代碼放在try-catch中返回阻止了JVM實(shí)現(xiàn)本來(lái)可能要執(zhí)行的某些特定的優(yōu)化。
對(duì)數(shù)組進(jìn)行遍歷的標(biāo)準(zhǔn)模式并不會(huì)導(dǎo)致冗余的檢查，有些現(xiàn)代的JVM實(shí)現(xiàn)會(huì)將它們優(yōu)化掉。
實(shí)際上，基于異常的模式比標(biāo)準(zhǔn)模式要慢得多。測(cè)試代碼如下：

public class Advice1 {

 private static int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};
 private static int SIZE = 10000;

 public static void main(String[] args) {

  long s1 = System.currentTimeMillis();
  for (int i=0; i<SIZE; i++)
   endByRange(arr);
  long e1 = System.currentTimeMillis();
  System.out.println("endByRange time:"+(e1-s1)+"ms" );

  long s2 = System.currentTimeMillis();
  for (int i=0; i<SIZE; i++)
   endByException(arr);
  long e2 = System.currentTimeMillis();
  System.out.println("endByException time:"+(e2-s2)+"ms" );
 }

 // 遍歷arr數(shù)組: 通過(guò)異常的方式
 private static void endByException(int[] arr) {
  try {
   int i=0;
   while (true) {
    arr[i]=0;
    i++;
    //System.out.println("endByRange: arr["+i+"]="+arr[i]);
   }
  } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
  }
 }

 // 遍歷arr數(shù)組: 通過(guò)邊界的方式
 private static void endByRange(int[] arr) {
  for (int i=0; i<arr.length; i++) {
   arr[i]=0;
   //System.out.println("endByException: arr["+i+"]="+arr[i]);
  }
 }
}

運(yùn)行結(jié)果：

endByRange time:8ms
endByException time:16ms

結(jié)果說(shuō)明：通過(guò)異常遍歷的速度比普通方式遍歷數(shù)組慢很多！

第2條: 對(duì)于可恢復(fù)的條件使用被檢查的異常，對(duì)于程序錯(cuò)誤使用運(yùn)行時(shí)異常

它們的區(qū)別是：Java編譯器會(huì)對(duì)"被檢查的異常"進(jìn)行檢查，而對(duì)"運(yùn)行時(shí)異常"不會(huì)檢查。
也就是說(shuō)，對(duì)于被檢查的異常，要么通過(guò)throws進(jìn)行聲明拋出，要么通過(guò)try-catch進(jìn)行捕獲處理，否則不能通過(guò)編譯。而對(duì)于運(yùn)行時(shí)異常，倘若既"沒(méi)有通過(guò)throws聲明拋出它"，也"沒(méi)有用try-catch語(yǔ)句捕獲它"，還是會(huì)編譯通過(guò)。當(dāng)然，雖說(shuō)Java編譯器不會(huì)檢查運(yùn)行時(shí)異常，但是，我們同樣可以通過(guò)throws對(duì)該異常進(jìn)行說(shuō)明，或通過(guò)try-catch進(jìn)行捕獲。
rithmeticException(例如，除數(shù)為0)，IndexOutOfBoundsException(例如，數(shù)組越界)等都屬于運(yùn)行時(shí)異常。對(duì)于這種異常，我們應(yīng)該通過(guò)修改代碼進(jìn)行避免它的產(chǎn)生。而對(duì)于被檢查的異常，則可以通過(guò)處理讓程序恢復(fù)運(yùn)行。例如，假設(shè)因?yàn)橐粋€(gè)用戶沒(méi)有存儲(chǔ)足夠數(shù)量的前，所以他在企圖在一個(gè)收費(fèi)電話上進(jìn)行呼叫就會(huì)失??；于是就將一個(gè)被檢查異常拋出。

第3條: 避免不必要的使用被檢查的異常
"被檢查的異常"是Java語(yǔ)言的一個(gè)很好的特性。與返回代碼不同，"被檢查的異常"會(huì)強(qiáng)迫程序員處理例外的條件，大大提高了程序的可靠性。
但是，過(guò)分使用被檢查異常會(huì)使API用起來(lái)非常不方便。如果一個(gè)方法拋出一個(gè)或多個(gè)被檢查的異常，那么調(diào)用該方法的代碼則必須在一個(gè)或多個(gè)catch語(yǔ)句塊中處理這些異常，或者必須通過(guò)throws聲明拋出這些異常。 無(wú)論是通過(guò)catch處理，還是通過(guò)throws聲明拋出，都給程序員添加了不可忽略的負(fù)擔(dān)。
適用于"被檢查的異常"必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件：第一，即使正確使用API并不能阻止異常條件的發(fā)生。第二，一旦產(chǎn)生了異常，使用API的程序員可以采取有用的動(dòng)作對(duì)程序進(jìn)行處理。

第4條: 盡量使用標(biāo)準(zhǔn)的異常
代碼重用是值得提倡的，這是一條通用規(guī)則，異常也不例外。重用現(xiàn)有的異常有幾個(gè)好處：
第一，它使得你的API更加易于學(xué)習(xí)和使用，因?yàn)樗c程序員原來(lái)已經(jīng)熟悉的習(xí)慣用法是一致的。
第二，對(duì)于用到這些API的程序而言，它們的可讀性更好，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)充斥著程序員不熟悉的異常。
第三，異常類越少，意味著內(nèi)存占用越小，并且轉(zhuǎn)載這些類的時(shí)間開(kāi)銷也越小。
Java標(biāo)準(zhǔn)異常中有幾個(gè)是經(jīng)常被使用的異常。如下表格：

雖然它們是Java平臺(tái)庫(kù)迄今為止最常被重用的異常，但是，在許可的條件下，其它的異常也可以被重用。例如，如果你要實(shí)現(xiàn)諸如復(fù)數(shù)或者矩陣之類的算術(shù)對(duì)象，那么重用ArithmeticException和NumberFormatException將是非常合適的。如果一個(gè)異常滿足你的需要，則不要猶豫，使用就可以，不過(guò)你一定要確保拋出異常的條件與該異常的文檔中描述的條件一致。這種重用必須建立在語(yǔ)義的基礎(chǔ)上，而不是名字的基礎(chǔ)上！
最后，一定要清楚，選擇重用哪一種異常并沒(méi)有必須遵循的規(guī)則。例如，考慮紙牌對(duì)象的情形，假設(shè)有一個(gè)用于發(fā)牌操作的方法，它的參數(shù)(handSize)是發(fā)一手牌的紙牌張數(shù)。假設(shè)調(diào)用者在這個(gè)參數(shù)中傳遞的值大于整副牌的剩余張數(shù)。那么這種情形既可以被解釋為IllegalArgumentException(handSize的值太大)，也可以被解釋為IllegalStateException(相對(duì)客戶的請(qǐng)求而言，紙牌對(duì)象的紙牌太少)。

第5條: 拋出的異常要適合于相應(yīng)的抽象
如果一個(gè)方法拋出的異常與它執(zhí)行的任務(wù)沒(méi)有明顯的關(guān)聯(lián)關(guān)系，這種情形會(huì)讓人不知所措。當(dāng)一個(gè)方法傳遞一個(gè)由低層抽象拋出的異常時(shí)，往往會(huì)發(fā)生這種情況。這種情況發(fā)生時(shí)，不僅讓人困惑，而且也"污染"了高層API。
為了避免這個(gè)問(wèn)題，高層實(shí)現(xiàn)應(yīng)該捕獲低層的異常，同時(shí)拋出一個(gè)可以按照高層抽象進(jìn)行介紹的異常。這種做法被稱為"異常轉(zhuǎn)譯(exception translation)"。
例如，在Java的集合框架AbstractSequentialList的get()方法如下(基于JDK1.7.0_40)：

public E get(int index) {
 try {
  return listIterator(index).next();
 } catch (NoSuchElementException exc) {
  throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
 }
}

listIterator(index)會(huì)返回ListIterator對(duì)象，調(diào)用該對(duì)象的next()方法可能會(huì)拋出NoSuchElementException異常。而在get()方法中，拋出NoSuchElementException異常會(huì)讓人感到困惑。所以，get()對(duì)NoSuchElementException進(jìn)行了捕獲，并拋出了IndexOutOfBoundsException異常。即，相當(dāng)于將NoSuchElementException轉(zhuǎn)譯成了IndexOutOfBoundsException異常。

第6條: 每個(gè)方法拋出的異常都要有文檔
要單獨(dú)的聲明被檢查的異常，并且利用Javadoc的@throws標(biāo)記，準(zhǔn)確地記錄下每個(gè)異常被拋出的條件。
如果一個(gè)類中的許多方法處于同樣的原因而拋出同一個(gè)異常，那么在該類的文檔注釋中對(duì)這個(gè)異常做文檔，而不是為每個(gè)方法單獨(dú)做文檔，這是可以接受的。

第7條: 在細(xì)節(jié)消息中包含失敗 -- 捕獲消息
簡(jiǎn)而言之，當(dāng)我們自定義異?；蛘邟伋霎惓r(shí)，應(yīng)該包含失敗相關(guān)的信息。
當(dāng)一個(gè)程序由于一個(gè)未被捕獲的異常而失敗的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打印出該異常的棧軌跡。在棧軌跡中包含該異常的字符串表示。典型情況下它包含該異常類的類名，以及緊隨其后的細(xì)節(jié)消息。

第8條: 努力使失敗保持原子性
當(dāng)一個(gè)對(duì)象拋出一個(gè)異常之后，我們總期望這個(gè)對(duì)象仍然保持在一種定義良好的可用狀態(tài)之中。對(duì)于被檢查的異常而言，這尤為重要，因?yàn)檎{(diào)用者通常期望從被檢查的異常中恢復(fù)過(guò)來(lái)。
一般而言，一個(gè)失敗的方法調(diào)用應(yīng)該保持使對(duì)象保持在"它在被調(diào)用之前的狀態(tài)"。具有這種屬性的方法被稱為具有"失敗原子性(failure atomic)"?？梢岳斫鉃?，失敗了還保持著原子性。對(duì)象保持"失敗原子性"的方式有幾種：
(1) 設(shè)計(jì)一個(gè)非可變對(duì)象。
(2) 對(duì)于在可變對(duì)象上執(zhí)行操作的方法，獲得"失敗原子性"的最常見(jiàn)方法是，在執(zhí)行操作之前檢查參數(shù)的有效性。如下(Stack.java中的pop方法)：

public Object pop() {
 if (size==0)
  throw new EmptyStackException();
 Object result = elements[--size];
 elements[size] = null;
 return result;
}

(3) 與上一種方法類似，可以對(duì)計(jì)算處理過(guò)程調(diào)整順序，使得任何可能會(huì)失敗的計(jì)算部分都發(fā)生在對(duì)象狀態(tài)被修改之前。
(4) 編寫一段恢復(fù)代碼，由它來(lái)解釋操作過(guò)程中發(fā)生的失敗，以及使對(duì)象回滾到操作開(kāi)始之前的狀態(tài)上。
(5) 在對(duì)象的一份臨時(shí)拷貝上執(zhí)行操作，當(dāng)操作完成之后再把臨時(shí)拷貝中的結(jié)果復(fù)制給原來(lái)的對(duì)象。
雖然"保持對(duì)象的失敗原子性"是期望目標(biāo)，但它并不總是可以做得到。例如，如果多個(gè)線程企圖在沒(méi)有適當(dāng)?shù)耐綑C(jī)制的情況下，并發(fā)的訪問(wèn)一個(gè)對(duì)象，那么該對(duì)象就有可能被留在不一致的狀態(tài)中。
即使在可以實(shí)現(xiàn)"失敗原子性"的場(chǎng)合，它也不是總被期望的。對(duì)于某些操作，它會(huì)顯著的增加開(kāi)銷或者復(fù)雜性。
總的規(guī)則是：作為方法規(guī)范的一部分，任何一個(gè)異常都不應(yīng)該改變對(duì)象調(diào)用該方法之前的狀態(tài)，如果這條規(guī)則被違反，則API文檔中應(yīng)該清楚的指明對(duì)象將會(huì)處于什么樣的狀態(tài)。

第9條: 不要忽略異常
當(dāng)一個(gè)API的設(shè)計(jì)者聲明一個(gè)方法會(huì)拋出某個(gè)異常的時(shí)候，他們正在試圖說(shuō)明某些事情。所以，請(qǐng)不要忽略它！忽略異常的代碼如下：

try {
 ...
} catch (SomeException e) {
}

空的catch塊會(huì)使異常達(dá)不到應(yīng)有的目的，異常的目的是強(qiáng)迫你處理不正常的條件。忽略一個(gè)異常，就如同忽略一個(gè)火警信號(hào)一樣 -- 若把火警信號(hào)器關(guān)閉了，那么當(dāng)真正的火災(zāi)發(fā)生時(shí)，就沒(méi)有人看到火警信號(hào)了。所以，至少catch塊應(yīng)該包含一條說(shuō)明，用來(lái)解釋為什么忽略這個(gè)異常是合適的。

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