Java程序員必備：異常的十個關鍵知識點

前言

總結了Java異常十個關鍵知識點，面試或者工做中都有用哦，加油。

一. 異常是什麼

異常是指阻止當前方法或做用域繼續執行的問題。好比你讀取的文件不存在，數組越界，進行除法時，除數爲0等都會致使異常。

一個文件找不到的異常：

public class TestException {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        InputStream is = new FileInputStream("jaywei.txt");
        int b;
        while ((b = is.read()) != -1) {

        }
    }
}

運行結果：

Exception in thread "main" java.io.FileNotFoundException: jaywei.txt (系統找不到指定的文件。)
    at java.io.FileInputStream.open0(Native Method)
    at java.io.FileInputStream.open(FileInputStream.java:195)
    at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:138)
    at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:93)
    at exception.TestException.main(TestException.java:10)

二. 異常的層次結構

從前從前，有位老人，他的名字叫Throwable，他生了兩個兒子，大兒子叫Error,二兒子叫Exception。

Error

表示編譯時或者系統錯誤，如虛擬機相關的錯誤，OutOfMemoryError等，error是沒法處理的。

Exception

代碼異常，Java程序員關心的基類型一般是Exception。它能被程序自己能夠處理，這也是它跟Error的區別。

它能夠分爲RuntimeException（運行時異常）和CheckedException（可檢查的異常）。

常見的RuntimeException異常：

- NullPointerException 空指針異常
- ArithmeticException 出現異常的運算條件時，拋出此異常
- IndexOutOfBoundsException 數組索引越界異常
- ClassNotFoundException 找不到類異常
- IllegalArgumentException(非法參數異常)

常見的 Checked Exception 異常：

- IOException (操做輸入流和輸出流時可能出現的異常)
- ClassCastException(類型轉換異常類)

• Checked Exception就是編譯器要求你必須處置的異常。
• 與之相反的是，Unchecked Exceptions，它指編譯器不要求強制處置的異常，它包括Error和RuntimeException 以及他們的子類。

3、異常處理

當異常出現後，會在堆上建立異常對象。當前的執行路徑被終止，而且從當前環境中彈出對異常對象的引用。這時候異常處理程序，使程序從錯誤狀態恢復，使程序繼續運行下去。

異常處理主要有拋出異常、捕獲異常、聲明異常。如圖：

捕獲異常

try{
// 程序代碼
}catch(Exception e){
//Catch 塊
}finaly{
  //不管如何,都會執行的代碼塊 
}

咱們能夠經過try...catch...捕獲異常代碼，再經過finaly執行最後的操做，如關閉流等操做。

聲明拋出異常

除了try...catch...捕獲異常，咱們還能夠經過throws聲明拋出異常。

當你定義了一個方法時，能夠用throws關鍵字聲明。使用了throws關鍵字代表，該方法不處理異常，而是把異常留給它的調用者處理。是否是以爲TA不負責任?

哈哈,看一下demo吧

//該方法經過throws聲明瞭IO異常。
 private void readFile() throws IOException {
        InputStream is = new FileInputStream("jaywei.txt");
        int b;
        while ((b = is.read()) != -1) {

        }
    }

從方法中聲明拋出的任何異常都必須使用throws子句。

拋出異常

throw關鍵字做用是拋出一個Throwable類型的異常，它通常出如今函數體中。在異常處理中，try語句要捕獲的是一個異常對象，其實此異常對象也能夠本身拋出。

例如拋出一個 RuntimeException 類的異常對象：

throw new RuntimeException(e);

任何Java代碼均可以經過 Java 的throw語句拋出異常。

注意點

• 非檢查異常（Error、RuntimeException 或它們的子類）不可以使用 throws 關鍵字來聲明要拋出的異常。
• 一個方法出現編譯時異常，就須要 try-catch/ throws 處理，不然會致使編譯錯誤。

4、try-catch-finally-return執行順序

try-catch-finally-return 執行描述

• 若是不發生異常，不會執行catch部分。
• 無論有沒有發生異常，finally都會執行到。
• 即便try和catch中有return時，finally仍然會執行
• finally是在return後面的表達式運算完後再執行的。（此時並無返回運算後的值，而是先把要返回的值保存起來，若finally中無return，則無論finally中的代碼怎麼樣，返回的值都不會改變，仍然是以前保存的值），該狀況下函數返回值是在finally執行前肯定的)
• finally部分就不要return了，要否則，就回不去try或者catch的return了。

看一個例子

public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("result：" + test());
    }

    private static int test() {
        int temp = 1;
        try {
            System.out.println("start execute try,temp is:"+temp);
            return ++temp;
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("start execute catch temp is: "+temp);
            return ++temp;
        } finally {
            System.out.println("start execute finally,temp is:" + temp);
            ++temp;
        }
    }

運行結果：

start execute try,temp is:1
start execute finally,temp is:2
result:2

分析

• 先執行try部分，輸出日誌，執行++temp表達式，temp變爲2,這個值被保存起來。
• 由於沒有發生異常，因此catch代碼塊跳過。
• 執行finally代碼塊，輸出日誌，執行++temp表達式.
• 返回try部分保存的值2.

5、Java異常類的幾個重要方法

先來喵一眼異常類的全部方法，以下圖:

getMessage

Returns the detail message string of this throwable.

getMessage會返回Throwable的detailMessage屬性，而detailMessage就表示發生異常的詳細消息描述。

舉個例子，FileNotFoundException異常發生時，這個detailMessage就包含這個找不到文件的名字。

getLocalizedMessage

Creates a localized description of this throwable.Subclasses may override this
method in order to produce alocale-specific message. For subclasses that do not
override thismethod, the default implementation returns the same result
as getMessage()

throwable的本地化描述。子類能夠重寫此方法，以生成特定於語言環境的消息。對於不覆蓋此方法的子類，默認實現返回與相同的結果 getMessage()。

getCause

Returns the cause of this throwable or null if thecause is nonexistent or unknown.

返回此可拋出事件的緣由，或者，若是緣由不存在或未知，返回null。

printStackTrace

Prints this throwable and its backtrace to thestandard error stream.

The first line of output contains the result of the toString() method for
this object.Remaining lines represent data previously recorded by the 
method fillInStackTrace().

該方法將堆棧跟蹤信息打印到標準錯誤流。

輸出的第一行，包含此對象toString()方法的結果。剩餘的行表示，先前被方法fillInStackTrace()記錄的數據。以下例子:

java.lang.NullPointerException
         at MyClass.mash(MyClass.java:9)
         at MyClass.crunch(MyClass.java:6)
         at MyClass.main(MyClass.java:3)

6、自定義異常

自定義異常一般是定義一個繼承自 Exception 類的子類。

那麼，爲何須要自定義異常？

• Java提供的異常體系不可能預見全部的錯誤。
• 業務開發中，使用自定義異常，可讓項目代碼更加規範，也便於管理。

下面是我司自定義異常類的一個簡單demo

public class BizException extends Exception {
    //錯誤信息
    private String message;
    //錯誤碼
    private String errorCode;

    public BizException() {
    }

    public BizException(String message, String errorCode) {
        this.message = message;
        this.errorCode = errorCode;
    }

    @Override
    public String getMessage() {
        return message;
    }

    public void setMessage(String message) {
        this.message = message;
    }

    public String getErrorCode() {
        return errorCode;
    }

    public void setErrorCode(String errorCode) {
        this.errorCode = errorCode;
    }
}

跑個main方測試一下

public class TestBizException {

    public static void testBizException() throws BizException {
        System.out.println("throwing BizException from testBizException()");
        throw new BizException("100","哥，我錯了");
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            testBizException();
        } catch (BizException e) {
            System.out.println("本身定義的異常");
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

運行結果：

exception.BizException: 100
throwing BizException from testBizException()
本身定義的異常
    at exception.TestBizException.testBizException(TestBizException.java:7)
    at exception.TestBizException.main(TestBizException.java:12)

7、Java7 新的 try-with-resources語句

try-with-resources，是Java7提供的一個新功能，它用於自動資源管理。

• 資源是指在程序用完了以後必需要關閉的對象。
• try-with-resources保證了每一個聲明瞭的資源在語句結束的時候會被關閉
• 什麼樣的對象才能當作資源使用呢？只要實現了java.lang.AutoCloseable接口或者java.io.Closeable接口的對象，都OK。

在try-with-resources出現以前

try{
    //open resources like File, Database connection, Sockets etc
} catch (FileNotFoundException e) {
    // Exception handling like FileNotFoundException, IOException etc
}finally{
    // close resources
}

Java7，try-with-resources出現以後，使用資源實現

try(// open resources here){
    // use resources
} catch (FileNotFoundException e) {
    // exception handling
}
// resources are closed as soon as try-catch block is executed.

Java7使用資源demo

public class Java7TryResourceTest {
    public static void main(String[] args) {
        try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(
                "C:/jaywei.txt"))) {
            System.out.println(br.readLine());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

使用了try-with-resources的好處

• 代碼更加優雅，行數更少。
• 資源自動管理，不用擔憂內存泄漏問題。

8、異常鏈

咱們經常會想要在捕獲一個異常後拋出另外一個異常，而且但願把原始異常的信息保存下來，這被稱爲異常鏈。

throw 拋出的是一個新的異常信息，這樣會致使原有的異常信息丟失。在JDk1.4之前，程序員必須本身編寫代碼來保存原始異常信息。如今全部Throwable子類在構造器中均可以接受一個cause(異常因由)對象做爲參數。

這個cause就用來表示原始異常，這樣經過把原始異常傳遞給新的異常，使得即便當前位置建立並拋出了新的異常，也能經過這個異常鏈追蹤到異常最初發生的位置。

使用方式以下：

public class TestChainException {

    public void readFile() throws MyException{
        try {
            InputStream is = new FileInputStream("jay.txt");
            Scanner in = new Scanner(is);
            while (in.hasNext()) {
                System.out.println(in.next());
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            //e 保存異常信息
            throw new MyException("文件在哪裏呢", e);
        }
    }

    public void invokeReadFile() throws MyException{
        try {
            readFile();
        } catch (MyException e) {
            //e 保存異常信息
            throw new MyException("文件找不到", e);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestChainException t = new TestChainException();
        try {
            t.invokeReadFile();
        } catch (MyException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

//MyException 構造器
public MyException(String message, Throwable cause) {
        super(message, cause);
    }

運行結果：

咱們能夠看到異常信息有保存下來的，若是把cause（也就是FileNotFoundException 的e）去掉呢，看一下運行結果：

能夠發現，少了Throwable cause，原始異常信息不知去向了。

9、異常匹配

拋出異常的時候,異常處理系統會按照代碼的書寫順序找出"最近"的處理程序。 找到匹配的處理程序以後,它就認爲異常將獲得處理,而後就再也不繼續查找。

查找的時候並不要求拋出的異常同處理程序的異常徹底匹配。派生類的對象也能夠配備其基類的處理程序

看demo

package exceptions;
//: exceptions/Human.java
// Catching exception hierarchies.

class Annoyance extends Exception {}
class Sneeze extends Annoyance {}

public class Human {
  public static void main(String[] args) {
    // Catch the exact type:
    try {
      throw new Sneeze();
    } catch(Sneeze s) {
      System.out.println("Caught Sneeze");
    } catch(Annoyance a) {
      System.out.println("Caught Annoyance");
    }
    // Catch the base type:
    try {
      throw new Sneeze();
    } catch(Annoyance a) {
      System.out.println("Caught Annoyance");
    }
  }
}

運行結果：

catch(Annoyance a)會捕獲Annoyance以及全部從它派生的異常。
捕獲基類的異常,就能夠匹配全部派生類的異常

try {
      throw new Sneeze();
    } catch(Annoyance a) {
    } catch(Sneeze s) { //這句編譯器會報錯,由於異常已由前面catch子句處理
    }

10、Java常見異常

NullPointerException

空指針異常，最多見的一個異常類。簡言之，調用了未經初始化的對象或者是不存在的對象，就會產生該異常。

ArithmeticException

算術異常類，程序中出現了除數爲0這樣的運算，就會出現這樣的異常。

ClassCastException

類型強制轉換異常,它是JVM在檢測到兩個類型間轉換不兼容時引起的運行時異常。

ArrayIndexOutOfBoundsException

數組下標越界異常，跟數組打交道時，須要注意一下這個異常。

FileNotFoundException

文件未找到異常，通常是要讀或者寫的文件，找不到，致使該異常。

SQLException

操做數據庫異常，它是Checked Exception（檢查異常）；

IOException

IO異常，通常跟讀寫文件息息相關，它也是Checked Exception（檢查異常）。平時讀寫文件，記得IO流關閉！

NoSuchMethodException

方法未找到異常

NumberFormatException

字符串轉換爲數字異常

總結

這個總結獨闢蹊徑，以幾道經典異常面試題結束吧，以幫助你們複習一下，嘻嘻。

• java 異常有哪幾種，特色是什麼？（知識點二可答）
• 什麼是Java中的異常？（知識點一可答）
• error和exception有什麼區別？（知識點二可答）
• 什麼是異常鏈？（知識點八可答）
• try-catch-finally-return執行順序（知識點四可答）
• 列出常見的幾種RunException （知識點二可答）
• Java異常類的重要方法是什麼？（知識點五可答）
• error和exception的區別，CheckedException，RuntimeException的區別。（知識點二可答）
• 請列出5個運行時異常。（知識點二可答）
• Java 7 新的 try-with-resources 語句（知識點七可答）
• 怎麼自定義異常？（知識點六可答）
• 說一下常見異常以及產生緣由（知識點十可答）
• 談談異常匹配（知識點九可答）
• 談談異常處理（知識點三可答）

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