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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
这种方式,有两个坏处:
如上情况,如果是用Java的异常机制来处理,对比如下:
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
public class Test {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("111");
int a = 1/0;
System.out.println("222");
}
}
执行结果如图所示:
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:
xxxxxxxxxx
public class Test {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("111");
try {
int a = 1/0;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("222");
}
}
执行结果如下:
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:
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.Throwable
,Throwable
下面又派生了两个子类:Error
和Exception
。Java异常类的层次结构如图所示:
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。
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:
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
xxxxxxxxxx
public class Test3 {
public static void main(String[ ] args) {
int b=0;
System.out.println(1/b);
}
}
执行结果如图所示:
解决如上异常需要修改代码:
xxxxxxxxxx
public class Test3 {
public static void main(String[ ] args) {
int b=0;
if(b!=0){
System.out.println(1/b);
}
}
}
【示例】NullPointerException异常
xxxxxxxxxx
public class Test4 {
public static void main(String[ ] args) {
String str=null;
System.out.println(str.charAt(0));
}
}
执行结果如图所示:
解决如上异常需要修改代码:
xxxxxxxxxx
public class Test3 {
public static void main(String[ ] args) {
int b=0;
if(b!=0){
System.out.println(1/b);
}
}
}
【示例】NullPointerException异常
xxxxxxxxxx
public class Test4 {
public static void main(String[ ] args) {
String str=null;
System.out.println(str.charAt(0));
}
}
执行结果如图所示:
解决空指针异常,通常是增加非空判断:
xxxxxxxxxx
public class Test4 {
public static void main(String[ ] args) {
String str=null;
if(str!=null){
System.out.println(str.charAt(0));
}
}
}
【示例】ClassCastException异常
xxxxxxxxxx
class Animal{
}
class Dog extends Animal{
}
class Cat extends Animal{
}
public class Test5 {
public static void main(String[ ] args) {
Animal a=new Dog();
Cat c=(Cat)a;
}
}
执行结果如图所示:
解决ClassCastException的典型方式:
xxxxxxxxxx
public class Test5 {
public static void main(String[ ] args) {
Animal a = new Dog();
if (a instanceof Cat) {
Cat c = (Cat) a;
}
}
}
【示例】ArrayIndexOutOfBoundsException异常
xxxxxxxxxx
public class Test6 {
public static void main(String[ ] args) {
int[ ] arr = new int[5];
System.out.println(arr[5]);
}
}
执行结果如图所示:
解决数组索引越界异常的方式,增加关于边界的判断:
xxxxxxxxxx
public class Test6 {
public static void main(String[ ] args) {
int[ ] arr = new int[5];
int a = 5;
if (a < arr.length) {
System.out.println(arr[a]);
}
}
}
【示例】NumberFormatException异常
xxxxxxxxxx
public class Test7 {
public static void main(String[ ] args) {
String str = "1234abcf";
System.out.println(Integer.parseInt(str));
}
}
执行结果如图所示:
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:
ximport java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
public class Test7 {
public static void main(String[ ] args) {
String str = "1234abcf";
Pattern p = Pattern.compile("^\\d+$");
Matcher m = p.matcher(str);
if (m.matches()) { // 如果str匹配代表数字的正则表达式,才会转换
System.out.println(Integer.parseInt(str));
}
}
}
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.Throwable
,Throwable
下面又派生了两个子类:Error
和Exception
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