深刻了解 Java 中的異常處理

深刻了解 Java 中的異常處理 + 面試題

在程序開發中，異常處理也是咱們常用到的模塊，只是日常不多去深究異常模塊的一些知識點。好比，try-catch 處理要遵循的原則是什麼，finally 爲何老是能執行，try-catch 爲何比較消耗程序的執行性能等問題，咱們本講內容都會給出相應的答案，固然還有面試中常常被問到的異常模塊的一些面試題，也是咱們本篇要講解的重點內容。

異常處理基礎介紹

先來看看異常處理的語法格式：

try{ ... } catch(Exception e){ ... } finally{ ... }

其中，

• try：是用來監測可能會出現異常的代碼段。
• catch：是用來捕獲 try 代碼塊中某些代碼引起的異常，若是 try 裏面沒有異常發生，那麼 catch 也必定不會執行。在 Java 語言中，try 後面能夠有多個 catch 代碼塊，用來捕獲不一樣類型的異常，須要注意的是前面的 catch 捕獲異常類型必定不能包含後面的異常類型，這樣的話，編譯器會報錯。
• finally：不論 try-catch 如何執行，finally 必定是最後執行的代碼塊，全部一般用來處理一些資源的釋放，好比關閉數據庫鏈接、關閉打開的系統資源等。

異常處理的基本使用，具體能夠參考下面的代碼段：

try {
    int i = 10 / 0;
} catch (ArithmeticException e) {
    System.out.println(e);
} finally {
    System.out.println("finally");
}

多 catch 的使用，具體能夠參考下面的代碼段：

try {
    int i = Integer.parseInt(null);
} catch (ArithmeticException ae) {
    System.out.println("ArithmeticException");
} catch (NullPointerException ne) {
    System.out.println("NullPointerException");
} catch (Exception e) {
    System.out.println("Exception");
}

須要注意的是 Java 虛擬機會從上往下匹配錯誤類型，所以前面的 catch 異常類型不能包含後面的異常類型。好比上面的代碼若是把 Exception 放在最前面編譯器就會報錯，具體能夠參考下面的圖片。

異常處理的發展

隨着 Java 語言的發展，JDK 7 的時候引入了一些更加便利的特性，用來更方便的處理異常信息，如 try-with-resources 和 multiple catch，具體能夠參考下面的代碼段：

try (FileReader fileReader = new FileReader("");
     FileWriter fileWriter = new FileWriter("")) { // try-with-resources
    System.out.println("try");
} catch (IOException | NullPointerException e) { // multiple catch
    System.out.println(e);
}

異常處理的基本原則

先來看下面這段代碼，有沒有發現一些問題？

try {
  // ...
  int i = Integer.parseInt(null);
} catch (Exception e) {
}

以上的這段代碼，看似「正常」，卻違背了異常處理的兩個基本原則：

• 第一，儘可能不要捕獲通用異常，也就是像 Exception 這樣的異常，而是應該捕獲特定異常，這樣更有助於你發現問題；
• 第二，不要忽略異常，像上面的這段代碼只是加了 catch，但沒有進行如何的錯誤處理，信息就已經輸出了，這樣在程序出現問題的時候，根本找不到問題出現的緣由，所以要切記不要直接忽略異常。

異常處理對程序性能的影響

異常處理當然好用，但必定不要濫用，好比下面的代碼片斷：

// 使用 com.alibaba.fastjson
JSONArray array = new JSONArray();
String jsonStr = "{'name':'laowang'}";
try {
    array = JSONArray.parseArray(jsonStr);
} catch (Exception e) {
    array.add(JSONObject.parse(jsonStr));
}
System.out.println(array.size());

這段代碼是藉助了 try-catch 去處理程序的業務邏輯，一般是不可取的，緣由包括下列兩個方面。

• try-catch 代碼段會產生額外的性能開銷，或者換個角度說，它每每會影響 JVM 對代碼進行優化，所以建議僅捕獲有必要的代碼段，儘可能不要一個大的 try 包住整段的代碼；與此同時，利用異常控制代碼流程，也不是一個好主意，遠比咱們一般意義上的條件語句（if/else、switch）要低效。
• Java 每實例化一個 Exception，都會對當時的棧進行快照，這是一個相對比較重的操做。若是發生的很是頻繁，這個開銷可就不能被忽略了。

以上使用 try-catch 處理業務的代碼，能夠修改成下列代碼：

// 使用 com.alibaba.fastjson
JSONArray array = new JSONArray();
String jsonStr = "{'name':'laowang'}";
if (null != jsonStr && !jsonStr.equals("")) {
    String firstChar = jsonStr.substring(0, 1);
    if (firstChar.equals("{")) {
        array.add(JSONObject.parse(jsonStr));
    } else if (firstChar.equals("[")) {
        array = JSONArray.parseArray(jsonStr);
    }
}
System.out.println(array.size());

相關面試題

1. try 能夠單獨使用嗎？

答：try 不能單獨使用，不然就失去了 try 的意義和價值。

2. 如下 try-catch 能夠正常運行嗎？

try {
    int i = 10 / 0;
} catch {
    System.out.println("last");
}

答：不能正常運行，catch 後必須包含異常信息，如 catch (Exception e)。

3. 如下 try-finally 能夠正常運行嗎？

try {
    int i = 10 / 0;
} finally {
    System.out.println("last");
}

答：能夠正常運行。

4. 如下代碼 catch 裏也發生了異常，程序會怎麼執行？

try {
    int i = 10 / 0;
    System.out.println("try");
} catch (Exception e) {
    int j = 2 / 0;
    System.out.println("catch");
} finally {
    System.out.println("finally");
}
System.out.println("main");

答：程序會打印出 finally 以後拋出異常並終止運行。

5. 如下代碼 finally 裏也發生了異常，程序會怎麼運行？

try {
    System.out.println("try");
} catch (Exception e) {
    System.out.println("catch");
} finally {
    int k = 3 / 0;
    System.out.println("finally");
}
System.out.println("main");

答：程序在輸出 try 以後拋出異常並終止運行，不會再執行 finally 異常以後的代碼。

6. 常見的運行時異常都有哪些？

答：常見的運行時異常以下：

• java.lang.NullPointerException 空指針異常；出現緣由：調用了未經初始化的對象或者是不存在的對象；
• java.lang.ClassNotFoundException 指定的類找不到；出現緣由：類的名稱和路徑加載錯誤，一般是程序

試圖經過字符串來加載某個類時引起的異常；

• java.lang.NumberFormatException 字符串轉換爲數字異常；出現緣由：字符型數據中包含非數字型字符；
• java.lang.IndexOutOfBoundsException 數組角標越界異常，常見於操做數組對象時發生；
• java.lang.ClassCastException 數據類型轉換異常；
• java.lang.NoClassDefFoundException 未找到類定義錯誤；
• java.lang.NoSuchMethodException 方法不存在異常；
• java.lang.IllegalArgumentException 方法傳遞參數錯誤。

7. Exception 和 Error 有什麼區別？

答：Exception 和 Error 都屬於 Throwable 的子類，在 Java 中只有 Throwable 及其之類才能被捕獲或拋出，它們的區別以下：

• Exception（異常）是程序正常運行中，能夠預期的意外狀況，而且可使用 try/catch 進行捕獲處理的。Exception 又分爲運行時異常（Runtime Exception）和受檢查的異常（Checked Exception），運行時異常編譯能經過，但若是運行過程當中出現這類未處理的異常，程序會終止運行；而受檢查的異常，要麼用 try/catch 捕獲，要麼用 throws 字句聲明拋出，不然編譯不會經過。
• Error（錯誤）是指突發的非正常狀況，一般是不能夠恢復的，好比 Java 虛擬機內存溢出，諸如此類的問題叫作 Error。

8. throw 和 throws 的區別是什麼？

答：它們的區別以下：

• throw 語句用在方法體內，表示拋出異常由方法體內的語句處理，執行 throw 必定是拋出了某種異常；
• throws 語句用在方法聲明的後面，該方法的調用者要對異常進行處理，throws 表明可能會出現某種異常，並不必定會發生這種異常。

9. Integer.parseInt(null) 和 Double.parseDouble(null) 拋出的異常同樣嗎？爲何？

答：Integer.parseInt(null) 和 Double.parseDouble(null) 拋出的異常類型不同，以下所示：

• Integer.parseInt(null) 拋出的異常是 NumberFormatException；
• Double.parseDouble(null) 拋出的異常是 NullPointerException。

至於爲何會產生不一樣的異常，其實沒有特殊的緣由，主要是因爲這兩個功能是不一樣人開發的，於是就產生了兩種不一樣的異常信息。

10. NoClassDefFoundError 和 ClassNoFoundException 有什麼區別？

• NoClassDefFoundError 是 Error（錯誤）類型，而 ClassNoFoundExcept 是 Exception（異常）類型；
• ClassNoFoundExcept 是 Java 使用 Class.forName 方法動態加載類，沒有加載到，就會拋出 ClassNoFoundExcept 異常；
• NoClassDefFoundError 是 Java 虛擬機或者 ClassLoader 嘗試加載類的時候卻找不到類訂閱致使的，也就是說要查找的類在編譯的時候是存在的，運行的時候卻找不到，這個時候就會出現 NoClassDefFoundError 的錯誤。

11. 使用 try-catch 爲何比較耗費性能？

答：這個問題要從 JVM（Java 虛擬機）層面找答案了。首先 Java 虛擬機在構造異常實例的時候須要生成該異常的棧軌跡，這個操做會逐一訪問當前線程的棧幀，而且記錄下各類調試信息，包括棧幀所指向方法的名字，方法所在的類名、文件名，以及在代碼中的第幾行觸發該異常等信息，這就是使用異常捕獲耗時的主要緣由了。

12. 常見的 OOM 緣由有哪些？

答：常見的 OOM 緣由有如下幾個：

• 數據庫資源沒有關閉；
• 加載特別大的圖片；
• 遞歸次數過多，並一直操做未釋放的變量。

13. 如下程序的返回結果是？

public static int getNumber() {
    try {
        int number = 0 / 1;
        return 2;
    } finally {
        return 3;
    }
}

A：0

B：2

C：3

D：1

答：3

題目解析：程序最後必定會執行 finally 裏的代碼，會把以前的結果覆蓋爲 3。

14. finally、finalize 的區別是什麼？

答：finally、finalize 的區別以下：

• finally 是異常處理語句的一部分，表示老是執行；
• finalize 是 Object 類的一個方法，子類能夠覆蓋該方法以實現資源清理工做，垃圾回收以前會調用此方法。

15. 爲何 finally 總能被執行？

答：finally 總會被執行，都是編譯器的做用，由於編譯器在編譯 Java 代碼時，會複製 finally 代碼塊的內容，而後分別放在 try-catch 代碼塊全部的正常執行路徑及異常執行路徑的出口中，這樣 finally 纔會無論發生什麼狀況都會執行。

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