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异常机制

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导引问题

工作中,程序遇到的情况不可能完美。比如:程序要打开某个文件,这个文件可能不存在或者文件格式不对;程序在运行着,但是内存或硬盘可能满了等等。

软件程序在运行过程中,非常可能遇到刚刚提到的这些问题,我们称之为异常,英文是:Exception,意思是例外。遇到这些例外情况,或者叫异常,我们怎么让写的程序做出合理的处理,安全的退出,而不至于程序崩溃呢?我们本章就要讲解这些问题。

如果要拷贝文件,在没有异常机制的情况下,我们需要考虑各种异常情况,伪代码如下:

【示例】伪代码:使用if处理程序中可能出现的各种情况

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这种方式,有两个坏处:

  1. 逻辑代码和错误处理代码放一起!
  2. 程序员本身需要考虑的例外情况较复杂,对程序员本身要求较高!

如上情况,如果是用Java的异常机制来处理,对比如下:

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异常机制本质

当程序出现异常,程序安全的退出、处理完后继续执行的机制

异常(Exception)的概念

异常指程序运行过程中出现的非正常现象,例如除数为零、需要处理的文件不存在、数组下标越界等。

在Java的异常处理机制中,引进了很多用来描述和处理异常的类,称为异常类。异常类定义中包含了该类异常的信息和对异常进行处理的方法。

我们开始看我们的第一个异常对象,并分析一下异常机制是如何工作的。

【示例】异常的分析

执行结果如图所示:

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根据结果,我们可以看到执行“1/0”时发生了异常,程序终止了,没有执行后面的打印“222”的动作。

如果我们使用try-catch来处理,程序遇到异常可以正常的处理,处理完成后,程序继续往下执行:

执行结果如下:

image-20220211145103666

程序在执行“1/0”仍然遇到异常,然后进行try-catch处理。处理完毕后,程序继续往下执行,打印了“222”内容。

Java是采用面向对象的方式来处理异常的。处理过程:

  • 抛出异常:在执行一个方法时,如果发生异常,则这个方法生成代表该异常的一个对象,停止当前执行路径,并把异常对象提交给JRE。
  • 捕获异常:JRE得到该异常后,寻找相应的代码来处理该异常。JRE在方法的调用栈中查找,从生成异常的方法开始回溯,直到找到相应的异常处理代码为止。

异常分类

Java中定义了很多异常类,这些类对应了各种各样可能出现的异常事件,所有异常对象都是派生于Throwable类的一个实例。如果内置的异常类不能够满足需要,还可以创建自己的异常类。

Java对异常进行了分类,不同类型的异常分别用不同的Java类表示,所有异常的根类为java.lang.ThrowableThrowable下面又派生了两个子类:ErrorException。Java异常类的层次结构如图所示:

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Error

Error是程序无法处理的错误,表示运行应用程序中较严重问题。大多数错误与代码编写者执行的操作无关,而表示代码运行时 JVM(Java 虚拟机)出现的问题。例如,Java虚拟机运行错误(Virtual MachineError),当 JVM 不再有继续执行操作所需的内存资源时,将出现 OutOfMemoryError。这些异常发生时,Java虚拟机(JVM)一般会选择线程终止。

Error表明系统JVM已经处于不可恢复的崩溃状态中。

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java.lang包中Error的类

Error与Exception的区别

  • 我开着车走在路上,一头猪冲在路中间,我刹车。这叫一个异常。
  • 我开着车在路上,发动机坏了,我停车,这叫错误。系统处于不可恢复的崩溃状态。发动机什么时候坏?我们普通司机能管吗?不能。发动机什么时候坏是汽车厂发动机制造商的事。

Exception

Exception是程序本身能够处理的异常。

Exception类是所有异常类的父类,其子类对应了各种各样可能出现的异常事件。 通常Java的异常可分为:

  1. RuntimeException 运行时异常
  2. CheckedException 已检查异常

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RuntimeException运行时异常

派生于RuntimeException的异常,如被 0 除、数组下标越界、空指针等,其产生比较频繁,处理麻烦,如果显式的声明或捕获将会对程序可读性和运行效率影响很大。因此由系统自动检测并将它们交给缺省的异常处理程序。

编译器不处理RuntimeException, 程序员需要增加“逻辑处理来避免这些异常”。

【示例】ArithmeticException异常:试图除以0

执行结果如图所示:

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解决如上异常需要修改代码:

【示例】NullPointerException异常

执行结果如图所示:

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解决如上异常需要修改代码:

【示例】NullPointerException异常

执行结果如图所示:

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解决空指针异常,通常是增加非空判断:

【示例】ClassCastException异常

执行结果如图所示:

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解决ClassCastException的典型方式:

【示例】ArrayIndexOutOfBoundsException异常

执行结果如图所示:

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解决数组索引越界异常的方式,增加关于边界的判断:

【示例】NumberFormatException异常

执行结果如图所示:

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数字格式化异常的解决,可以引入正则表达式判断是否为数字:

实时效果反馈

1. 如下关于异常机制的说法,错误的是:

A 异常机制是:当程序出现异常,程序安全的退出、处理完后继续执行的机制

B Java是采用面向对象的方式来处理异常的

C 抛出异常:执行一个方法时,如果发生异常,则这个方法生成代表该异常的一个对象,停止当前执行路径,并把异常对象提交给JRE

D 抛出异常:执行一个方法时,如果发生异常,则找到以前生成的代表这个异常的对象,停止当前执行路径,并把异常对象提交给JRE

2. 如下关于异常的分类,错误的是:

A 所有异常的根类为java.lang.ThrowableThrowable下面又派生了两个子类:ErrorException

B Error是程序无法处理的错误,表示运行应用程序中较严重问题,需要try-catch处理。

C RuntimeException异常,其产生比较频繁。编译器不处理RuntimeException, 程序员需要增加“逻辑处理来避免这些异常”。

D CheckedException异常,是需要编译器处理的,我们使用try-catch结构来处理。

答案

1=>D 2=>B

 

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