Java 异常处理引出
假设您要编写一个 Java 程序，该程序读入用户输入的一行文本，并在终端显示该文本。
程序如下：
- import java.io.*;
- public class EchoInput {
- public static void main(String args[]){
- System.out.println("Enter text to echo:");
- InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
- BufferedReader inputReader = new BufferedReader(isr);
- String inputLine = inputReader.readLine();
- System.out.println("Read:" + inputLine);
- }
- }
分析上面的代码，在 EchoInput 类中，第 3 行声明了 main 方法；第 4 行提示用户输入文本；第 5、6 行设置 BufferedReader 对像连接到 InputStreamReader，而 InputStreamReader 又连接到标准输入流 System.in；第 7 行读入一行文本；第 8 行用标准输出流 System.out 显示出该文本。
表面看来上面的程序没有问题，但实际上，EchoInput 类完全可能出现问题。要在调用第 7 行的 readLine 方法时正确读取输入，这几种假设都必须成立：假定键盘有效，键盘能与计算机正常通信；假定键盘数据可从操作系统传输到 Java 虚拟机，又从 Java 虚拟机传输 inputReader。
大多数情况下上述假设都成立，但不尽然。为此，Java 采用异常方法，以应对可能出现的错误，并采取步骤进行更正。在本例中，若试图编译以上代码，将看到以下信息：
- Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem:
- Unhandled exception type IOException
- at EchoInput.main(EchoInput.java:7)
从中可以看到，第 7 行调用 readLine 方法可能出错：若果真如此，则产生 IOException 来记录故障。编译器错误是在告诉您，需要更改代码来解决这个潜在的问题。在 JDK API 文档中，可以看到同样的信息。我们可以看到 readLine 方法，如图 1 所示。
498)this.style.width=498;">BufferedReader 类的 readLine 方法的 JDK API 文档
由上图可知，readLine 方法有时产生 IOException。如何处理潜在的故障？编译器需要“捕获”或“声明”IOException。
“捕获 (catch)”指当 readLine 方法产生错误时截获该错误，并处理和记录该问题。而“声明 (declare)”指错误可能引发 IOException，并通知调用该方法的任何代码：可能产生异常。
若要捕获异常，必须添加一个特殊的“处理代码块”，来接收和处理 IOException。于是程序改为如下：
- import java.io.*;
- public class EchoInputHandle {
- public static void main(String args[]){
- System.out.println("Enter text to echo:");
- InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
- BufferedReader inputReader = new BufferedReader(isr);
- try{
- String inputLine = inputReader.readLine();
- System.out.println("Read:" + inputLine);
- }
- catch(IOException exc){
- System.out.println(“Exception encountered: ” + exc);
- }
- }
- }
新添的代码块包含关键字 try 和 catch（第 7,10,11,13 行），表示要读取输入。若成功，则正常运行。若读取输入时错误，则捕获问题（由 IOException 对象表示），并采取相应措施。在本例，采用的处理方式是输出异常。
若不准备捕获 IOException，仅声明异常，则要特别指定 main 方法可能出错，而且特别说明可能产生 IOException。于是程序改为如下：
- import java.io.*;
- public class EchoInputDeclare {
- public static void main(String args[]) throws IOException{
- System.out.println("Enter text to echo:");
- InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
- BufferedReader inputReader = new BufferedReader(isr);
- String inputLine = inputReader.readLine();
- System.out.println("Read:" + inputLine);
- }
- }
从上面的这个简单的例子中，我们可以看出异常处理在 Java 代码开发中不能被忽视。
Java 异常以及异常处理
可将 Java 异常看作是一类消息，它传送一些系统问题、故障及未按规定执行的动作的相关信息。异常包含信息，以将信息从应用程序的一部分发送到另一部分。
编译语言为何要处理异常？为何不在异常出现位置随时处理具体故障？因为有时候我们需要在系统中交流错误消息，以便按照统一的方式处理问题，有时是因为有若干处理问题的可能方式，但您不知道使用哪一种，此时，可将处理异常的任务委托给调用方法的代码。调用者通常更能了解问题来源的上下文，能更好的确定恢复方式。
498)this.style.width=498;"> 通用消息架构
从上图可以看出，必定在运行的 Java 应用程序的一些类或对象中产生异常。出现故障时，“发送者”将产生异常对象。异常可能代表 Java 代码出现的问题，也可能是 JVM 的相应错误，或基础硬件或操作系统的错误。
异常本身表示消息，指发送者传给接收者的数据“负荷”。首先，异常基于类的类型来传输有用信息。很多情况下，基于异常的类既能识别故障本因并能更正问题。其次，异常还带有可能有用的数据（如属性）。
在处理异常时，消息必须有接收者；否则将无法处理产生异常的底层问题。
在上例中，异常“产生者”是读取文本行的 BufferedReader。在故障出现时，将在 readLine 方法中构建 IOException 对象。异常“接收者”是代码本身。EchoInputHandle 应用程序的 try-catch 结构中的 catch 块是异常的接收者，它以字符串形式输出异常，将问题记录下来。
Java 异常类的层次结构
在我们从总体上了解异常后，我们应该了解如何在 Java 应用程序中使用异常，即需要了解 Java 类的层次结构。图 3 是 Java 类的层次结构图。
498)this.style.width=498;"> Java 类的层次结构
在 Java 中，所有的异常都有一个共同的祖先 Throwable（可抛出）。Throwable 指定代码中可用异常传播机制通过 Java 应用程序传输的任何问题的共性。
Throwable 有两个重要的子类：Exception（异常）和 Error（错误），二者都是 Java 异常处理的重要子类，各自都包含大量子类。
Exception（异常）是应用程序中可能的可预测、可恢复问题。一般大多数异常表示中度到轻度的问题。异常一般是在特定环境下产生的，通常出现在代码的特定方法和操作中。在 EchoInput 类中，当试图调用 readLine 方法时，可能出现 IOException 异常。
Error（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，当 JVM 不再有继续执行操作所需的内存资源时，将出现 OutOfMemoryError。
Exception 类有一个重要的子类 RuntimeException。RuntimeException 类及其子类表示“JVM 常用操作”引发的错误。例如，若试图使用空值对象引用、除数为零或数组越界，则分别引发运行时异常（NullPointerException、ArithmeticException）和 ArrayIndexOutOfBoundException。
Java 异常的处理
在 Java 应用程序中，对异常的处理有两种方式：处理异常和声明异常。
处理异常：try、catch 和 finally
若要捕获异常，则必须在代码中添加异常处理器块。这种 Java 结构可能包含 3 个部分，
都有 Java 关键字。下面的例子中使用了 try-catch-finally 代码结构。
- import java.io.*;
- public class EchoInputTryCatchFinally {
- public static void main(String args[]){
- System.out.println("Enter text to echo:");
- InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
- BufferedReader inputReader = new BufferedReader(isr);
- try{
- String inputLine = inputReader.readLine();
- System.out.println("Read:" + inputLine);
- }
- catch(IOException exc){
- System.out.println("Exception encountered: " + exc);
- }
- finally{
- System.out.println("End. ");
- }
- }
其中：
try 块：将一个或者多个语句放入 try 时，则表示这些语句可能抛出异常。编译器知道可能要发生异常，于是用一个特殊结构评估块内所有语句。
catch 块：当问题出现时，一种选择是定义代码块来处理问题，catch 块的目的便在于此。catch 块是 try 块所产生异常的接收者。基本原理是：一旦生成异常，则 try 块的执行中止，JVM 将查找相应的 JVM。
finally 块：还可以定义 finally 块，无论运行 try 块代码的结果如何，该块里面的代码一定运行。在常见的所有环境中，finally 块都将运行。无论 try 块是否运行完，无论是否产生异常，也无论是否在 catch 块中得到处理，finally 块都将执行。
try-catch-finally 规则：
必须在 try 之后添加 catch 或 finally 块。try 块后可同时接 catch 和 finally 块，但至少有一个块。
必须遵循块顺序：若代码同时使用 catch 和 finally 块，则必须将 catch 块放在 try 块之后。
catch 块与相应的异常类的类型相关。
一个 try 块可能有多个 catch 块。若如此，则执行第一个匹配块。
可嵌套 try-catch-finally 结构。
在 try-catch-finally 结构中，可重新抛出异常。
除了下列情况，总将执行 finally 做为结束：JVM 过早终止（调用 System.exit(int)）；在 finally 块中抛出一个未处理的异常；计算机断电、失火、或遭遇病毒攻击。
声明异常
若要声明异常，则必须将其添加到方法签名块的结束位置。下面是一个实例：
- public void errorProneMethod(int input) throws java.io.IOException {
- //Code for the method,including one or more method
- //calls that may produce an IOException
- }
这样，声明的异常将传给方法调用者，而且也通知了编译器：该方法的任何调用者必须遵守处理或声明规则。声明异常的规则如下：
必须声明方法可抛出的任何可检测异常（checked exception）。
非检测性异常（unchecked exception）不是必须的，可声明，也可不声明。
调用方法必须遵循任何可检测异常的处理和声明规则。若覆盖一个方法，则不能声明与覆盖方法不同的异常。声明的任何异常必须是被覆盖方法所声明异常的同类或子类。
Java 异常处理的分类
Java 异常可分为可检测异常，非检测异常和自定义异常。
可检测异常
可检测异常经编译器验证，对于声明抛出异常的任何方法，编译器将强制执行处理或声明规则，例如：sqlExecption 这个异常就是一个检测异常。你连接 JDBC 时，不捕捉这个异常，编译器就通不过，不允许编译。
非检测异常
非检测异常不遵循处理或声明规则。在产生此类异常时，不一定非要采取任何适当操作，编译器不会检查是否已解决了这样一个异常。例如：一个数组为 3 个长度，当你使用下标为３时，就会产生数组下标越界异常。这个异常 JVM 不会进行检测，要靠程序员来判断。有两个主要类定义非检测异常：RuntimeException 和 Error。
Error 子类属于非检测异常，因为无法预知它们的产生时间。若 Java 应用程序内存不足，则随时可能出现 OutOfMemoryError；起因一般不是应用程序的特殊调用，而是 JVM 自身的问题。另外，Error 一般表示应用程序无法解决的严重问题。
RuntimeException 类也属于非检测异常，因为普通 JVM 操作引发的运行时异常随时可能发生，此类异常一般是由特定操作引发。但这些操作在 Java 应用程序中会频繁出现。因此，它们不受编译器检查与处理或声明规则的限制。
自定义异常
自定义异常是为了表示应用程序的一些错误类型，为代码可能发生的一个或多个问题提供新含义。可以显示代码多个位置之间的错误的相似性，也可以区分代码运行时可能出现的相似问题的一个或者多个错误，或给出应用程序中一组错误的特定含义。例如，对队列进行操作时，有可能出现两种情况：空队列时试图删除一个元素；满队列时试图添加一个元素。则需要自定义两个异常来处理这两种情况。
Java 异常处理的原则和忌讳
Java 异常处理的原则
尽可能的处理异常
要尽可能的处理异常，如果条件确实不允许，无法在自己的代码中完成处理，就考虑声明异常。如果人为避免在代码中处理异常，仅作声明，则是一种错误和依赖的实践。
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