#1024程序员节｜用代码，改变世界#

💨Java中异常的学习

• 🚩一. 异常的概念与体系结构
• • ✔️1.1 异常的概念
  • ✔️1.2 异常的体系结构
  • ✔️1.3 异常的分类
• 🚩二. 异常的处理
• • ♻️ 2.1 防御式编程
  • ♻️ 2.2 异常的抛出
  • ♻️ 2.3 异常的捕获
  • • 📐2.3.1 异常声明throws
    • 📐2.3.2 try-catch捕获并处理
    • 📐2.3.3 finally
  • ♻️ 2.4 异常的处理流程
• 🚩三. 自定义异常类

在我们学习的过程中经常会遇到一些异常❗️ ，要么在编译的时候就报错，要么运行的时候报错，那我们该如何解决他们呢？熟练的掌握他们之后，还要反其道而行之，最后去创造出我们想要的异常来服务于我们的需求，此篇文章就可以带你领略异常的"美"👌

🚩一. 异常的概念与体系结构

✔️1.1 异常的概念

在Java中，将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常

比如我们前面接触过的几种异常

1. 算术异常

public static void main1(String[] args) {
    int a = 10/0 ;
    System.out.println(a);
}

2. 空指针异常（引用=null）

public static void main(String[] args) {
    int[] array = null;
    System.out.println(array.length);
    System.out.println("hahahafafafa");
}

3. 数组越界异常

public static void main(String[] args) {
    int[] array = {1,2,3,4,5};
    System.out.println(array[10]);
    System.out.println("hahahahqqqppp");
}

✔️1.2 异常的体系结构

异常种类繁多，为了对不同异常或者错误进行很好的分类管理，Java内部维护了一个异常的体系结构：

从上图中可以看到：

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
2. Error：指的是Java虚拟机无法解决的严重问题，比如：JVM的内部错误、资源耗尽等，典型代表：StackOverflowError和OutOfMemoryError，一旦发生回力乏术，就像人得了癌症。
3. Exception：异常产生后程序员可以通过代码进行处理，使程序继续执行。比如：感冒、发烧。我们平时所说的异常就是Exception。

栈溢出错误就是Error

public static void func(){
    func();
}

public static void main(String[] args) {
    func();
}

✔️1.3 异常的分类

异常可能在编译时发生，也可能在程序运行时发生，根据发生的时机不同，可以将异常分为：

1. 编译时异常（受查异常）

在程序编译期间发生的异常，称为编译时异常，也称为受检查异常(Checked Exception)

例如我们之前接触到的克隆

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

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

此处可以看到我们main函数衔接了一个异常，有的人会不懂，别急，请看后文，如何操作呢，我们在IDEA中用Alt+回车+回车快捷键throws声明一个异常就可以解决程序编译报错的问题了（在报错处操作）

注意：少了等于号，分号，逗号等等的属于编译时语法错误，是编译错误，不属于异常

2. 运行时异常（非受查异常）

在程序执行期间发生的异常，称为运行时异常，也称为非受检查异常(Unchecked Exception)
RunTimeException以及其子类对应的异常，都称为运行时异常。比如：NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException。
例如我们的数组越界：

public static void main(String[] args) {
    int[] array = {1,2,3,4};
    System.out.println(array[9]);
    System.out.println("hahahaqqqppp");
}

代码写完之后系统并没有红线提示，而是在运行的时候报错了

注意：编译时出现的语法性错误，不能称之为异常。例如将 System.out.println 拼写错了, 写成了system.out.println. 此时编译过程中就会出错, 这是 “编译期” 出错。而运行时指的是程序已经编译通过得到class 文件了, 再由 JVM 执行过程中出现的错误.

🚩二. 异常的处理

♻️ 2.1 防御式编程

例如一个进入游戏的操作

1. LBYL: Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的检查. 即：事前防御型

public static void main7(String[] args) {
    boolean ret = false;
    ret = 登陆游戏();
    if (!ret) {
        处理登陆游戏错误;
        return;
    }
    ret = 开始匹配();
    if (!ret) {
        处理匹配错误;
        return;
    }
    ret = 游戏确认();
    if (!ret) {
        处理游戏确认错误;
        return;
    }
    ret = 选择英雄();
    if (!ret) {
        处理选择英雄错误;
        return;
    }
    ret = 载入游戏画面();
    if (!ret) {
        处理载入游戏错误;
        return;
    }
    ......
}

LBYL是将每一步操作的对错可能性都进行了处理

缺陷：正常流程和错误处理流程代码混在一起, 代码整体显的比较混乱。

2. EAFP: It’s Easier to Ask Forgiveness than Permission. “事后获取原谅比事前获取许可更容易”. 也就是先操作,遇到问题再处理. 即：事后认错型

public static void main(String[] args) {
    try {
        登陆游戏();
        开始匹配();
        游戏确认();
        选择英雄();
        载入游戏画面();
        ...
    } catch (登陆游戏异常) {
        处理登陆游戏异常;
    } catch (开始匹配异常) {
        处理开始匹配异常;
    } catch (游戏确认异常) {
        处理游戏确认异常;
    } catch (选择英雄异常) {
        处理选择英雄异常;
    } catch (载入游戏画面异常) {
        处理载入游戏画面异常;
    }
    ......

}

优势：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
所以异常处理的核心思想就是 EAFP。

在Java中，异常处理主要的5个关键字：throw、try、catch、final、throws。

♻️ 2.2 异常的抛出

在编写程序时，如果程序中出现错误，此时就需要将错误的信息告知给调用者，比如：参数检测。
在Java中，可以借助throw关键字，抛出一个指定的异常对象，将错误信息告知给调用者。具体语法如下：

public static void func1(int a){
    if(a == 10){
        throw new RuntimeException("a==10");
    }
}

public static void main(String[] args) {
    func1(10);
}

其中在func1方法里规定了当a等于10的时候，就抛出一个指定的异常对象，所以函数调用func1的时候，传10的参数就会执行指定的异常

♻️ 2.3 异常的捕获

异常的捕获，也就是异常的具体处理方式，主要有两种：异常声明throws 以及 try-catch捕获处理。

📐2.3.1 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，此时就可以借助throws将异常抛给方法的调用者来处理。即当前方法不处理异常，提醒方法的调用者处理异常。
语法格式：

修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws 异常类型1，异常类型2...{
}

1. 在方法中使用throws之后，在主函数里调用者必须要处理（后面讲解如何处理）

//声明一下异常throws  但是此时没有处理异常
public static void func3(int a) throws CloneNotSupportedException {
    if(a == 10){
        throw new CloneNotSupportedException("a == 10");
    }
}

public static void main(String[] args) {
    try{
        func3(10);
    }catch(CloneNotSupportedException e){
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("hahaha");
}

2. 如果方法中没有声明异常，而是直接处理了异常，则在函数里可以直接调用

public static void func2(int a){
    //处理异常
    try{
        if(a == 10){
         throw new CloneNotSupportedException("a == 10");
        }
    }catch(CloneNotSupportedException e){
        e.printStackTrace();
    }
}

public static void main(String[] args) {
    func2(10);
}

3.方法中处理了异常，在函数中又throws之后，此时还是没有处理异常，所以交给了JVM

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{
    func3(10);
    System.out.println("haha");
}

📐2.3.2 try-catch捕获并处理

throws对异常并没有真正处理，而是将异常报告给抛出异常方法的调用者，由调用者处理。如果真正要对异常进行处理，就需要try-catch。

语法格式：

 public static void main(String[] args) {
        try{
			// 将可能出现异常的代码放在这里
        }catch(要捕获的异常类型 e){
			// 如果try中的代码抛出异常了，此处catch捕获时异常类型与try中抛出的异常类型一致时，或者是try中抛出异常的基类时，就会被捕获到
			// 对异常就可以正常处理，处理完成后，跳出try-catch结构，继续执行后序代码
        }catch(异常类型 e){
			// 对异常进行处理
        }finally{
			// 此处代码一定会被执行到
        }
		// 后序代码
		// 当异常被捕获到时，异常就被处理了，这里的后序代码一定会执行
		// 如果捕获了，由于捕获时类型不对，那就没有捕获到，这里的代码就不会被执行
    }

当我们再拿出数组越界这段代码的时候可以看到没有处理异常，那么就会交给JVM来处理，此时程序会立即异常终止，code返回1

public static void main(String[] args) {
    int[] array = {1,2,3,4,5};

    System.out.println(array[10]);//此处没有处理异常，那么就会交给JVM来处理，此时程序会立即异常终止

    System.out.println("其他业务逻辑");
}

我们使用try-catch捕获并处理

public static void main(String[] args) {
    int[] array = {1,2,3,4,5};
    try{
        //System.out.println(array[10]);//此处没有处理异常，那么就会交给JVM来处理，此时程序会立即异常终止
        func2(10);
        System.out.println("hhhh");//只要上面发生了异常，后面的代码就不会执行了
    }catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){//输入异常的类型，变量
        e.printStackTrace();//打印当前异常的信息
        System.out.println("捕获到了一个数组越界的异常！！可以发你一个邮件，告知你原因");
    }
    System.out.println("其他业务逻辑");
}

当然我们这里如果在try里面输入的数据发生了异常，但是在catch里面没有提及到相关异常的捕捉，那么程序依旧会运行失败。如果在try里面有多个异常，它只会捕获第一个异常，其余的就不执行了，程序当中，同时只能抛出一个异常。

注意：

备注: catch 进行类型匹配的时候, 不光会匹配相同类型的异常对象, 也会捕捉目标异常类型的子类对象.如刚才的代码, NullPointerException 和 ArrayIndexOutOfBoundsException 都是 Exception 的子类, 因此都能被捕获到.

📐2.3.3 finally

在写程序时，有些特定的代码，不论程序是否发生异常，都需要执行，比如程序中打开的资源：网络连接、数据库连接、IO流等，在程序正常或者异常退出时，必须要对资源进进行回收。另外，因为异常会引发程序的跳转，可能导致有些语句执行不到，finally就是用来解决这个问题的。

语法格式：

public static void main(String[] args) {
    try{
		// 可能会发生异常的代码
    }catch(异常类型 e){
		// 对捕获到的异常进行处理
    }finally{
		// 此处的语句无论是否发生异常，都会被执行到
    }
	// 如果没有抛出异常，或者异常被捕获处理了，这里的代码也会执行
}

代码演练：输入一个数被10整除

public static void main(String[] args) {
    Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    try{
        int a = scanner.nextInt();
        System.out.println(10/a);
        System.out.println("abcdefg");
    }catch(ArithmeticException e){
        System.out.println("捕获到了算术异常");
        e.printStackTrace();
    }finally {
        scanner.close();//关闭资源
        System.out.println("一般用来关闭资源！");//不管是否发生异常，finally一定会被执行
    }
    System.out.println("其他业务逻辑");
}

没有发生异常的结果：

发生了异常的结果：

那有人问既然 finally 和 try-catch-finally 后的代码都会执行，那为什么还要有finally呢？
在一段程序中，如果正常输入，成功接收输入后程序就返回了，try-catch-finally之后的代码根本就没有执行，即输入流就没有被释放，造成资源泄漏。

在以下代码中：当try里面有计算的时候，还有return的时候，以及finally中也有return的时候，这时候我们程序会怎么输出呢？

public static int func(){
    try{
        System.out.println(10/10);
        return 10;
    }catch(ArithmeticException e){
        System.out.println("这里捕捉到了算术异常");
    }finally {
        //return -1;
    }
    return 13;
}

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

输出的结果：

从这个结果中我们可以看到执行了try中的计算和finally中的return，个人理解是finally中的return的值覆盖了try里面的return的值，但恰巧这样的代码方式是不推荐的，我们尽量不要在finally语句中进行return(被编译器当做一个警告).。（finally 执行的时机是在方法返回之前(try 或者 catch 中如果有 return 会在这个 return 之前执行 finally). 但是如果finally 中也存在 return 语句, 那么就会执行 finally 中的 return, 从而不会执行到 try 中原有的 return.）如果在 try-catch-finally 后的代码中return一个数是不会发生异常的，输出就是try里的两个值。

注意：finally中的代码一定会执行的，一般在finally中进行一些资源清理的扫尾工作。

♻️ 2.4 异常的处理流程

关于 “调用栈”
方法之间是存在相互调用关系的, 这种调用关系我们可以用 “调用栈” 来描述. 在 JVM 中有一块内存空间称为 “虚拟机栈” 专门存储方法之间的调用关系. 当代码中出现异常的时候, 我们就可以使用 e.printStackTrace(); 的方式查看出现异常代码的调用栈.

🚩三. 自定义异常类

Java 中虽然已经内置了丰富的异常类, 但是并不能完全表示实际开发中所遇到的一些异常，此时就需要维护符合我们实际情况的异常结构

例如我们写一个登录类：

在登陆类里我们只需要判断用户名和密码即可，此时我们在处理用户名密码错误的时候可能就需要抛出两种异常. 我们可以基于已有的异常类进行扩展(继承), 创建和我们业务相关的异常类
定义用户名异常类：
①我们自定义抛出RuntimeException异常，再定义一个类继承RuntimeException并让throws抛出它
定义密码类异常：
①我们自定义抛出RuntimeException异常，再定义一个类继承RuntimeException并让throws抛出它

此时可以把两种异常结合起来，在try里输入名字密码，在if语句中判断，为了能让异常名是符合我们需求的，而不是系统自带的异常名，我们需要在语句抛出异常throw中传参，传我们自己想定义的异常名字，传参的话此时UserNameErrorException类和PasswordErrorException类里需要完善代码来接收字符串，总的代码如下：

class LogIn {
    private String userName = "admin";
    private String Keyword = "111111";
    public void loginInfo(String userName, String Keyword) throws RuntimeException{
        if (!this.userName.equals(userName)) {
            System.out.println("用户名错误！");
            throw new UserNameErrorException("我是用户名错误的异常的参数");
        }
        if (!this.word.equals(Keyword)) {
            System.out.println("密码错误！");
            throw new wordErrorException("我是密码错误的异常的参数");
        }
        System.out.println("登陆成功");
    }

    public static void main(String[] args) {
      try{
          LogIn logIn = new LogIn();
          logIn.loginInfo("admin888", "111111");
      }catch (UserNameErrorException errorException){
          errorException.printStackTrace();
          System.out.println("用户名异常！");
      }catch (KeywordErrorException e){
          e.printStackTrace();
          System.out.println("密码异常！");
      }
    }
}

用户名类：

public class UserNameErrorException extends RuntimeException{
    public UserNameErrorException() {
        super();
    }

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

密码类：

public class KeywordErrorException extends RuntimeException{
    public KeywordErrorException() {
        super();
    }

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

在这两个异常类中实现一个带有String类型参数的构造方法，参数含义：出现异常的原因

效果展示：

用户错误，密码正确：

用户正确，密码正确：

密码错误，用户名正确：

密码错误，用户名错误：