「JAVA」運行時異常、編譯時異常、自定義異常，經過案例實踐轉譯和異常鏈

什麼是異常

從事Java開發的小夥伴對於「異常」應該不陌生，由於天天都會遇到很多異常，或捕獲，或拋出。那究竟什麼是異常？異常即非正常的，不一樣於日常、通常化的狀況。

在平時生活中，醫生會說你身體的某個部位有異常，該異常會有什麼什麼的影響，是由某某緣由引發的；

再好比：我天天都準時打卡，按時上下班，那麼我本月的考勤是正常的，反之，但凡是有遲到、曠工、早退的狀況之一的，我本月的考勤就會有異常。

而在程序中，代碼在運行中若是出現運行錯誤，程序會終止運行，這時由於錯誤致使程序運行終止的狀況就是程序出現了異常。

異常並非指語法錯誤，由於若是語法錯了，編譯就通不過，不會產生JVM可以識別的字節碼文件，是無法運行起來的，因此只有運行中的程序纔會有異常一說。

Java 異常體系

異常處理是衡量一門語言是否成熟的標準之一，C系列的語言諸如：Java、C++、C 等都支持異常處理，有本身的一套異常處理機制。異常處理機制可讓程序有更好的容錯性，使代碼更加健壯。

因此，引入異常處理機制能夠解決的問題有：

1. 使用方法的返回值來表示異常狀況有侷限性，須要無窮列舉全部的異常狀況；
2. 異常流程代碼和正常流程代碼混合一塊兒，代碼每每很臃腫，也很複雜性；代碼的可讀性和可維護性都不高；
3. 隨着系統規模的不斷擴大，代碼很難維護，特別是系統可拓展性差；

經過一下這個案例來講明引入異常以前的處理方式：

Car.java：

Officer.java：

WorkDemo.java：

上述案例中，只是簡單粗暴地把汽車的狀態分爲true和false兩種，細化不夠，不能體現出汽車的詳細狀態；業務邏輯也很侷限，若是要拓展，就要花費更大的成本。

針對於上述的問題，Java基於面向對象的思想提出瞭解決方案：

1. 把不一樣類型的異常狀況使用不一樣的類來表示，不一樣的異常類有共同的父類；
2. 分離異常流程代碼和正確流程代碼；
3. 規範異常處理機制，靈活處理異常，能處理就將其捕獲並處理，若是處理不了異常，就將其交給調用者來處理；

Java 異常體系：

Java API文檔中的詳細介紹以下：

Error：表示錯誤，通常指JVM相關的不可修復的錯誤，如：系統崩潰、內存溢出、JVM內部錯誤等，由JVM拋出，通常狀況下不須要處理，幾乎其全部的子類都是以「Error」做爲類名後綴；好比：StackOverflowError，當應用程序遞歸太深而發生內存溢出時，就會拋出該錯誤。

Exception：表示異常，指程序中出現不正常的狀況，異常通常都是須要程序員來處理的（能夠捕獲或者拋出）；幾乎其全部的子類都是以「Exception」做爲類名的後綴；

常見的Exception有：

1.NullPointerException：空指針異常，通常當對象爲null的時候，對該對象作操做時會出現該異常；

2.ArrayIndexOutOfBoundsException： 數組的索引越界，操做數組時使用的索引超出了數組的數據範圍會出現；

3.NumberFormatException：數字格式化異常，把非數字的數據類型轉換爲數字類型時使用了非法的轉換對象；

這裏只列出了三種，但Java中的異常類型遠不止這幾種，想要了解更多能夠去查閱JDK文檔。

Throwable：在Java 體系中，Throwable類是全部錯誤和異常的父類；當出現了沒見過的異常時，能夠將異常類的類名拿到Java API文檔中去查找，經過文章介紹便可得到異常的詳細信息，以及其在Java中的繼承、實現體系；

Java 的異常詳解：

如下是一段運行會出異常的Java 代碼：

運行上述代碼案例，運行結果以下：

若是出現異常，會馬上中斷運行中的程序，因此必須處理異常，而處理方式有兩種：

1. throws：當前方法不處理，而是聲明拋出，由該方法的調用者來處理；
2. try-catch：在當前方法中使用try-catch的語句塊來處理異常；

捕獲異常 try-catch

出現異常以後，程序會中斷執行，因此異常必須處理；處理的方式有兩種：捕獲和拋出，兩種方式二選一便可。先來運行一個案例來證實：

運行結果以下：

經過查看運行結果，是指望的運行結果，代碼運行成功；那麼接下來對上述案例稍做修改，再來看其運行結果如何：

運行結果以下：

經過查看運行結果，運行結果並非想要的，代碼中出現了異常，代碼被中斷運行。對比兩次的運行結果，能夠得出結論：出現異常以後，程序會中斷執行，異常必須處理。

try-catch 異常捕獲：使用try-catch捕獲單個異常，語法以下：

注意：try和catch都不能單獨使用，必須連用。因此能夠對上述出現異常的代碼使用try-catch來處理：

運行結果以下：

經過查看運行結果，不難發現，使用try-catch以後，程序遇到異常時再也不中斷執行，而是跳過異常代碼及其以後的在try-catch中的剩餘代碼語句，來到catch代碼塊中執行定義的異常處理代碼；

在上述案例中是打印出了異常信息、異常對象信息、異常棧追蹤，其中的3個方法都是Throwable類的方法：

1. String getMessage()：獲取異常的詳細描述信息；
2. String toString()：獲取異常的類型、異常描述信息；
3. void printStackTrace()：打印異常的跟蹤棧信息並輸出到控制檯，但不能在System.out.println()中使用該方法；其中包含了異常的類型、異常的緣由、異常出現的位置；在開發和調試階段，該方法都頗有用，方便調試和修改；

底層的異常處理

而在Java 底層，當代碼出現異常時，JVM會先建立對應的異常類型對象，而後根據異常類型在catch中進行匹配；

若匹配成功，則會把建立好的異常對象賦值給catch中聲明的異常對象；若匹配失敗，則會向上拋出異常。

使用try-catch捕獲多個異常，語法以下：

這裏方式其實就是在單個異常捕獲的基礎上添加了多個異常的匹配，使得異常處理更加精細化。

在使用try-catch 時須要注意：

1. 一個catch語句，只能捕獲一種類型的異常，若是須要捕獲多種異常類型，就得使用多個catch語句；
2. try-catch中的代碼在只會出現一種類型的異常，只能一個catch捕獲，不可能同時匹配多個catch；
3. 在有多個catch語句的代碼中出現異常時，會從上到下依次匹配catch語句，因此多個catch語句應該按照從子類到父類的順序依次定義；
4. 一旦匹配上其中一個catch以後，便不會匹配剩餘的catch，而是會跳出try-catch，執行以後的代碼；

捕獲多個異常的案例：

運行結果以下：

異常被成功捕獲，再無法瞎蹦噠了。

拋出異常

拋出異常有兩種方式：

1. throw：用於方法內部，用於給調用者返回一個異常對象，和return同樣會結束當前方法；
2. throws：運用於方法聲明之上，定義於方法參數以後，表示當前方法不處理異常，而是提醒該方法的調用者來處理拋出的異常(一個或者多個異常)；如：private static int divide(int num1, int num2) throws Exception {}

throw語句：運用於方法內部，拋出一個具體的異常對象，停止方法的執行，其語法格式以下：throw new 異常類("異常信息");

通常的，當一個方法出現異常的狀況，不知道該方法應該返回什麼時，此時就能夠返回一個錯誤，在catch語句塊中使用throw繼續向上拋出異常。return 是返回一個值，throw 是返回一個錯誤，返回給該方法的調用者。好比：String類的charAt方法就是一個很好的例子：

throws 語句：若是每個方法都放棄處理異常都直接經過throws聲明拋出，最後異常會拋到main方法，若是此時main方法還不處理，會繼續拋出給JVM，JVM底層的處理機制就是打印異常的跟蹤棧信息；runtime異常，默認就是這種處理方式。

方法重寫(Override)中的throws：

一同： 方法的簽名必須相同。

兩小：

1. 子類方法返回類型和父類方法返回類型相同，或是其子類；

2. 子類方法不能聲明拋出新的異常；

一大： 子類方法的訪問權限必須大於等於父類方法的訪問權限。

異常分類

下圖是Java中的異常分類體系，Java 中全部的異常都從Throwable繼承而來，主要分兩大類：Error （錯誤）和異常（Exception）。

Throwable體系

異常(Exception)根據其在編譯時期仍是運行時期去檢查異常可分爲：checked異常和runtime異常

runtime異常：又稱運行時期異常，此類型的異常在運行時期檢查；在編譯時期，運行異常並不會檢測，就不會出現，只有在運行到相關代碼時纔會出現；RuntimeException自身及其子類異常都屬於runtime異常；

checked異常：又稱編譯時期異常，此類型的異常在編譯時期就會檢查，並且是必須處理的，若是沒有處理，就會致使編譯失敗；除了runtime異常以外的其餘異常（包括Exception自身）都屬於checked異常；

自定義異常

Java中有着不一樣的定義好的異常類，分別表示着某一種具體的異常狀況，在開發中老是有些異常狀況是Java SE庫中沒有定義好的，此時就能夠根據本身業務的異常狀況來定義異常類；把這樣的異常類稱爲自定義異常類。

自定義異常類的方式：

受檢查的異常：即checked異常， 自定義一個受檢查的異常類須要繼承於java.lang.Exception；

運行時異常：即runtime異常， 自定義一個運行時期檢查的異常類，須要繼承於java.lang.RuntimeException；通常在開發中，自定義的異常都是運行時異常。

解決開車上班的案例

如今就可使用自定義異常來解決開車上班的案例中的異常問題：

異常轉譯和異常鏈

異常轉譯：位於最外層的業務系統不須要關心底層的異常細節，經過捕獲原始的異常，將其轉換爲一個新的不一樣類型的異常，而後再向上拋出；這個過程稱爲異常轉譯。

在上述例子中：個人車壞了，在catch中從新拋出一個新的異常(OfficerException)給個人調用者(老闆)，不能把車的異常信息拋給老闆看，由於老闆不關心這些細節，關心的是我是否遲到。

異常鏈： 把原始異常包裝爲新的異常類，造成多個異常的有序排列；異常鏈因爲更加清楚、準確的定位異常出現的位置；在下述案例中，異常一層層拋出，直至異常被處理，在這個過程當中，異常鏈就產生了：

Java7的異常新特性

1.加強的throw ： 對比Java 6 和 Java 7 中對於拋出異常的改進來體現。

2.多異常捕獲： 重寫捕獲多個異常案例來體現。

3.自動資源關閉： 資源類必須直接或者間接實現java.lang.AutoCloseable接口

finally代碼塊

finally語句塊表示不管如何（也包括髮生異常時）都會最終執行的代碼塊，好比：當在try語句塊中打開了一些物理資源(磁盤文件/網絡鏈接/數據庫鏈接等)時，在使用完以後，都得最終關閉打開的資源。

finally的兩種用法：

1.try...finally： 此時沒有catch來捕獲異常，由於此時根據應用場景會拋出異常，程序員本身不處理；

2.try...catch....finally： 程序員本身須要處理異常，最終得手動關閉資源。

須要注意的是：finally不能單獨使用。

finally不執行的狀況：

當只有在try或者catch中調用退出JVM的相關方法，此時finally纔不會執行，不然finally修飾的代碼塊永遠會執行。好比：System.exit(0);//退出JVM。

finally 和 return

若是finally和return語句同時存在，永遠返回finally中的結果，可是應該避免這種狀況的出現。詳情看以下的案例：

若是finally和return語句同時存在，永遠返回finally中的結果

還有另外一種狀況也頗有趣，一塊兒來看看：

爲何會出現這種狀況呢？首先finally確定是會被執行的，因此a++以後a的值變成了14，可是finally中沒有返回值，值爲14的變量a並無被返回；而後接着執行return a；這裏的a的值在方法執行之初就已經肯定了，故返回的值是13。

處理異常的原則：

1. 異常只能用於非正常狀況，try-catch的存在也會影響性能，儘可能縮小try-catch的代碼範圍；

2. 須要爲異常提供說明文檔，能夠參考Java doc，若是自定義了異常或某一個方法拋出了異常，應該在文檔註釋中詳細說明；

3. 儘量避免異常的出現，如NullPointerException等；

4. 異常的粒度很重要，應該爲一個基本操做定義一個 try-catch 塊，切忌將幾百行代碼放到一個 try-catch 塊中；

最後，不要在循環中進行異常處理，應該在循環外對異常進行捕獲處理(在循環以外使用try-catch)；自定義異常儘可能使用RuntimeException類型的，而且要儘可能避開已存在的異常；

小結

1. 五個關鍵字：try、catch、finally、throw、throws；

2. 異常體系的兩個繼承結構：

    Throwable 類有兩個子類：Error和Exception。

    Exception 類有一個特殊的子類：RuntimeException。

    RuntimeException 類及其子類稱之爲runtime異常。

    Exception 類和子類中除了RuntimeException體系的其餘類稱之爲checked異常。

3. 自定義異常類

4. Error和Exception的區別和關係

5. checked異常和runtime異常的區別

6. finally關鍵字及其相關知識

7. finally和return的執行順序

8. throw和throws的區別

完結，老夫雖不正經，但老夫一身的才華！關注我，獲取更多編程科技知識。