Java中异常的产生原因及如何处理

Java中的异常（Exception）又称为例外，是一个在程序执行期间发生的事件，它中断正在执行程序的正常指令流。为了能够及时有效地处理程序中的运行错误，必须使用异常类。

1. 异常产生的原因和分类

1.1 异常产生的原因

在Java中异常产生，主要是有三种原因：

（1）编写程序代码中的错误产生的异常，比如数组越界、空指针异常等，这种异常叫做未检查的异常，一般需要在类中处理这些异常

（2）Java内部错误发生的异常，Java虚拟机产生异常

（3）通过throw（抛出异常）语句手动生成的异常，这种异常叫做检查的异常，一般是用来给方法调用者一些必要的信息

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1.2 异常分类

（1）Throwable：是异常体系的顶层类，其派生出两个重要的子类, Error 和 Exception

         而 Error 和 Exception 两子类分别表示错误和异常。

         区别就是不检查异常（Unchecked Exception）和检查异常（Checked Exception）。

（2）Exception 类用于用户程序可能出现的异常情况，它也是用来创建自定义异常类型类的类。

（3）Error 定义了在通常环境下不希望被程序捕获的异常。Error 类型的异常用于 Java 运行时由系统显示与运行时系统本身有关的错误。堆栈溢出是这种错误的一例。

异常可能在编译时发生，也有可能在程序运行时发生，根据发生时机不同，可以分为：

运行时异常都是 RuntimeException 类及其子类异常，如 NullPointerException、IndexOutOfBoundsException 等，这些异常是不检查异常，程序中可以选择捕获处理，也可以不处理。这些异常一般由程序逻辑错误引起，程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。

比如：

编译时异常是指 RuntimeException 以外的异常，类型上都属于 Exception 类及其子类。从程序语法角度讲是必须进行处理的异常，如果不处理，程序就不能编译通过。如 IOException、ClassNotFoundException 等以及用户自定义的 Exception 异常，一般情况下不自定义检查异常。

比如

class Person implements Cloneable{
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
public class Test01 {

    public static void main(String[] args) {
        Person person =new Person();
        Person person1 =(Person) person.clone();
    }
}

2. 异常的处理

2.1 防御式编程

错误在代码中是客观存在的. 所以要让程序出现问题的时候快速通知程序猿.

通知有两种方式：

（1）LBYL 在操作之前就做充分的检查

private static int pide() {
        int a = 0, b = 0;
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        a = scanner.nextInt();
        b = scanner.nextInt();
        if (b == 0) {
            System.out.println("除数为0");
            return 0;
        } else {
            return a / b;
        }
    }

缺点：正常流程和错误处理流程代码混在一起, 代码整体条理不清晰。

（2）EAFP 先操作遇到问题再处理

private static int pide() {
        int a = 0, b = 0;
        try (Scanner scanner = new Scanner(System.in)) {
            a = scanner.nextInt();
            b = scanner.nextInt();
            return a / b;
        } catch (ArithmeticException exception) {
            System.out.println("除数为0");
            return 0;
        } 
    }

优点：正常流程和错误流程是分离开的, 程序员更关注正常流程，代码更清晰，容易理解代码

处理异常的核心思想就是EAFP

2.2 异常的抛出（throw）

在编写程序时，如果程序中出现错误，这就需要将错误的信息通知给调用者

这里就可以借助关键字throw，抛出一个指定的异常对象，将错误信息告知给调用者。

比如写一个运行时异常

    public static void func2(int a) {
        if(a == 0) {
           //抛出的是一个指定的异常，最多的使用方式是，抛出一个自定义的异常
            throw new RuntimeException("a==0");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        func2(0);
    }

注意：

（1）throw必须写在方法体内部

（2）如果抛出的是编译时异常，用户就必须要处理，否则无法通过编译

（3）如果抛出的运行时异常，则可以不用处理，直接交给JVM来处理

（4）一旦出现异常，后面的代码就不会执行

2.3 异常的捕获

2.3.1 throws异常声明

 throws处在方法声明时参数列表之后，当方法中抛出编译时异常，用户不想处理该异常，

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此时就可以借助throws将异常抛 给方法的调用者来处理。

格式：  

修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws 异常类型 {  

}  

如果说方法内部抛出了多个异常，throws之后就必须跟多个异常类型，用逗号进行分隔

    public static void func2(int a) throws CloneNotSupportedException, FileNotFoundException {
        if(a == 0) {
            throw new CloneNotSupportedException("a==0");
        }
        if(a == 1) {
            throw new FileNotFoundException();
        }
    }

  如果抛出多个异常类型有父子关系，直接声明父类

    public static void func2(int a) throws Exception {
        if(a == 0) {
            throw new CloneNotSupportedException("a==0");
        }
        if(a == 1) {
            throw new FileNotFoundException();
        }
    }

调用声明抛出异常的方法时，调用者必须对该异常进行处理，或者继续使用throws抛出

   public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException, CloneNotSupportedException {
        func2(0);
    }

2.3.2 try-catch捕获异常并处理

当程序抛出异常的时候，程序员通过try-each处理了异常

    public static void main(String[] args) {
        try {
            int[] array = null;
            System.out.println(array.length);
        }catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("捕获到了一个空指针异常！");
        }
        System.out.println("其他程序！");
    }

如果程序抛出异常，不处理异常，那就会交给JVM处理，JVM处理就会把程序立即终止

并且，即使用了try-each 也必须捕获一个对应的异常，如果不是对应异常，也会让JVM进行处理

 如果try抛出多个异常，就必须用多个catch进行捕获

这里注意，用多个catch进行捕获，不是同时进行捕获的，因为不可能同时抛不同的异常

    public static void main(String[] args) {
        try {
            int[] array = null;
            System.out.println(array.length);
        }catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("捕获到了一个空指针异常！");
        }catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("捕获到了一个算术异常！");
        }
        System.out.println("其它代码逻辑！");
    }

也可以简写一下

    public static void main(String[] args) {
        try {
            int[] array = null;
            System.out.println(array.length);
        }catch (NullPointerException  | ArithmeticException e) {
            System.out.println("捕获到了一个空指针或算术异常！");
        }
        System.out.println("其它代码逻辑！");
    }

如果异常之间具有父子关系，那就必须子类异常在前，父类异常在后catch，不然会报错  

    public static void main(String[] args) {
        try {
            int[] array = null;
            System.out.println(array.length);
        }catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("捕获到了一个空指针异常！");
        }catch (Exception) {
            System.out.println("捕获到了一个算术异常！");
        }
        System.out.println("其它代码逻辑！");
    }

2.3.3 finally

finally用来进行资源回收，不论程序正常运行还是退出，都需要回收资源

并且异常会引发程序的跳转，可能会导致有些语句执行不到

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        try {
            int[] array = null;
            System.out.println(array.length);
        }catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("捕获到了一个空指针异常！");
        }catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("捕获到了一个算术异常！");
        }finally {
            scanner.close();
            System.out.println("进行资源关闭！");
        }
        System.out.println("其它代码逻辑！");
    }

如果不为空，那么finally还会被执行吗

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        try {
            int[] array = {1,2,3};
            System.out.println(array.length);
        }catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("捕获到了一个空指针异常！");
        }catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("捕获到了一个算术异常！");
        }finally {
            scanner.close();
            System.out.println("进行资源关闭！");
        }
        System.out.println("其它代码逻辑！");
    }

所以，不管程序会不会抛出异常，finally都会执行

如果将资源写在try中会自动帮助，关掉资源的

    public static void main(String[] args) {
        try (Scanner scanner = new Scanner(System.in)) {
            int[] array = {1, 2, 3};
            System.out.println(array.length);
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("捕获到了一个空指针异常！");
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("捕获到了一个算术异常！");
        } finally {
            System.out.println("进行资源关闭！");
        }
        System.out.println("其它代码逻辑！");
    }

下面看这一段代码

    public static int func(int a) {
        try{
            if(a == 0) {
                throw  new ArithmeticException();
            }
            return a;
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("算术异常！");
        } finally {
            return 20;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(func(10));
    }

可以发现即使有return，finally也会被执行

总结一下：

throw抛出异常，throws声明异常

finally语句一定会执行

3.自定义异常类

虽然java中有很多异常类，但是在实际开发中所遇到的一些异常，不能完全表示，

所以这就需要我们自定义异常类

举一个例子

先自定义一个运行时异常

//自定义了一个运行时异常
public class MyException extends RuntimeException{
    public MyException() {

    }
    public MyException(String message) {
        super(message);
    }
}

写一个类来捕获这个自定义异常

public class Test04 {
    public static void func(int a ) {
        throw new MyException("呵呵！");
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            func(20);
        }catch (MyException myException) {
            myException.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println("sadasdasd");
        }

    }
}

下面写一个用户登录的自定义异常类

class UserNameException extends RuntimeException {
    public UserNameException() {

    }
    public UserNameException(String message) {
        super(message);
    }
}
class PasswordException extends RuntimeException {

    public PasswordException() {
    }

    public PasswordException(String message) {
        super(message);
    }
}

public class LogIn {
    private static String uName = "admin";
    private static String pword = "1111";

    public static void loginInfo(String userName, String password) {
        if ( !uName.equals(userName)) {
            throw new UserNameException("用户名错误！");
        }
        if ( !pword.equals(password)) {
            throw new RuntimeException("密码错误！");

        }
        System.out.println("登录成功！");
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            loginInfo("admin","1111");
        } catch (UserNameException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (PasswordException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

注意：

自定义异常默认会继承 Exception 或者 RuntimeException  

继承于 Exception 的异常默认是受查异常  

继承于 RuntimeException 的异常默认是非受查异常