【Java】如何理解Java中的异常机制？

1 异常的概念

程序在执行过程中出现非正常线性，导致JVM非正常停止
异常不是语法错误

2 异常的分类

Throwable是所有错误或异常的超类
··········Exception是编译期间异常（写代码时IDE会报错）
····················RuntimeException时运行期异常，程序运行时出现的问题
··········Error错误必须修改代码才能继续执行

3 异常的产生过程

例如在某个方法体中，代码的不当操作导致了异常，运行程序时，JVM会检测出异常。
JVM会根据异常产生的原因创建一个异常对象，包含异常产生的内容、原因和位置。
如果程序的方法体中没有在try-catch中定义异常处理逻辑，那么JVM就会把异常对象抛出给调用者该方法的main来处理这个异常。
JVM接收到异常对象以红色字体打印在控制台并终止程序。（中断处理）

4 处理异常的方式

throws虚拟机处理异常：中断程序，抛出错误，打印在控制台
try-catch自己定义异常处理逻辑：程序可以继续执行

4.1 throw关键字

作用：在指定方法中抛出指定异常

使用格式：throw new xxxException(“异常产生原因”)

注意事项：

必须写在方法内部
new的对象要是Exception 或 Exception的子类
如果抛出指定的异常对象，必须处理这个异常对象。
如果创建的时RuntimeException或其子类，默认交给JVM处理（打印异常对象，中断程序）
如果创建的时编译异常，就必须处理这个异常，必须throws或者try-catch

小贴士：必须首先对方法传递来的参数进行合法性校验，如果参数不合法，必须抛出异常，告知方法调用者，传递的参数有问题。

示例
运行时异常：NullPointerException

public class ThrowException {public static void main(String[] args) {//      int[] arr = null;int arr [] = {1,2,3};int element = getElement(arr, 10);System.out.println(element);}public static int getElement(int[] arr, int index){if(arr == null){throw new NullPointerException("传递的数组值是null");//空指针异常是运行期异常 默认交给JVM处理}if(index < 0 || index > arr.length){throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("数组越界");}//运行期异常int element = arr[index];return element;}
}

4.2 Objects非空判断

Objects类的静态方法

public static <T> T requireNonNull(T obj) {if (obj == null)throw new NullPointerException()  ;return obj;
}

简化非空判断

public static void main(String[] args) {method(null);}public static void method(Object obj){Objects.requireNonNull(obj,"传递对象为空");}

4.3 throws声明异常

异常处理的第一种方式，交给别人处理

作用：当方法内部抛出异常对象时，必须处理异常对象，可以使用throws关键字处理，会把异常对象抛给方法调用者处理，自己不处理，交给他人处理，最终交给JVM处理。（JVM中断处理）

使用方式：在方法声明时使用

注意：

必须写在方法声明处
必须是Exception或其子类
抛出多个异常，声明处要声明多个异常，如果是父子异常，声明父异常即可
调用了声明异常的方法必须处理声明的异常。throws抛出最终交给JVM处理或者try-catch定义异常处理逻辑。

编译时异常：FileNotFoundException

    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {method("c:\\d.txt");}public static void method(String filename) throws FileNotFoundException {if(!filename.equals("c:\\\\a.txt")){throw new FileNotFoundException("文件路径错误");}}

FileNotFoundException extends IOException extends Exception

    public static void main(String[] args) throws IOException {readFile("c:\\a.doc");}public static void readFile(String filename) throws IOException {if(!filename.endsWith(".txt")){throw new IOException("文件后缀不对");}}

4.4 try-catch捕获异常

异常处理的第二种方式，自己处理，程序不中断

public static void main(String[] args) throws IOException {try{readFile("d:\\a.tx");}catch (IOException e){System.out.println("文件后缀有误");}System.out.println("程序不中断，后续代码继续执行");}public static void readFile(String filename) throws IOException{if(!filename.endsWith(".txt")){throw new IOException("文件后缀有误");}System.out.println("读取文件");}

4.5 Throwable类中三个异常处理方法

String getMessage()

打印Message： throw new IOException(Message);

public static void main(String[] args) {try{readFile("d:\\a.tx");}catch (IOException e){System.out.println(e.getMessage());}System.out.println("程序不中断，后续代码继续执行");}public static void readFile(String filename) throws IOException{if(!filename.endsWith(".txt")){throw new IOException("文件后缀有误");}System.out.println("读取文件");}

String toString()

重写Object类的toString

public static void main(String[] args){try{readFile("d:\\a.tx");}catch (IOException e){System.out.println(e.toString());}System.out.println("程序不中断，后续代码继续执行");}public static void readFile(String filename) throws IOException{if(!filename.endsWith(".txt")){throw new IOException("文件后缀有误");}System.out.println("读取文件");}

void printStackTrace()

public static void main(String[] args) {try{readFile("d:\\a.tx");}catch (IOException e){e.printStackTrace();}System.out.println("程序不中断，后续代码继续执行");}public static void readFile(String filename) throws IOException{if(!filename.endsWith(".txt")){throw new IOException("文件后缀有误");}System.out.println("读取文件");}

4.6 finally代码块

public static void main(String[] args){try {readFile("d:\\a.tx");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {System.out.println("异常出现后依旧需要执行的代码");}System.out.println("程序不中断，后续代码继续执行");}public static void readFile(String filename) throws IOException{if(!filename.endsWith(".txt")){throw new IOException("文件后缀有误");}System.out.println("读取文件");}

4.7 多异常捕获

分别捕获，分别处理

public static void main(String[] args) {int[] arr = {1,2,3};List<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(1);try{System.out.println(arr[3]);}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){e.printStackTrace();}try{System.out.println(list.get(1));}catch (IndexOutOfBoundsException e){e.printStackTrace();}System.out.println("后续代码继续执行...");}

一次捕获，多次处理

public static void main(String[] args) {try{int[] arr = {1,2,3};List<Integer> list = new ArrayList<>();System.out.println(arr[3]);list.add(1);System.out.println(list.get(1));}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){e.printStackTrace();}catch (IndexOutOfBoundsException e){e.printStackTrace();}System.out.println("后续代码继续执行...");}

注意事项：一个try多个catch，catch中的异常变量如果有父子关系，子类异常变量必须写在上面，否则会报错。（XXXException has already been caught）

一次捕获，一次处理

public static void main(String[] args) {try {int[] arr = {1, 2, 3};List<Integer> list = new ArrayList<>();System.out.println(arr[3]);list.add(1);System.out.println(list.get(1));}catch (Exception e){e.printStackTrace();}System.out.println("后续代码继续执行...");}

运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。

如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况。

如果父类抛出了多个异常,子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。

父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理【try-catch】，不能声明抛出。

5 自定义异常

自定义异常类一部都是以Exception结尾
必须继承Exception（编译期异常，要么try-catch要么throws）或者继承RuntimeException（运行期异常交给JVM中断处理）

模拟注册操作

定义异常类继承Exception

public class RegisterException extends Exception {public RegisterException() {super();}public RegisterException(String message) {super(message);}
}

定义测试类

throws

public class Register {static String[] usernames = {"张三","李四","王五"};public static void main(String[] args) throws RegisterException {System.out.print("请输入待注册用户名：");Scanner sc = new Scanner(System.in);String username = sc.next();checkUserName(username);System.out.println("恭喜，注册成功！");}//继承Exception是编译期异常 throws 处理public static void checkUserName(String name) throws RegisterException {for(String n: usernames){if(n.equals(name)){throw new RegisterException("该用户名已注册");}}}
}

try-catch

public class Register {static String[] usernames = {"张三", "李四", "王五"};public static void main(String[] args) {System.out.print("请输入待注册用户名：");Scanner sc = new Scanner(System.in);String username = sc.next();try {checkUserName(username);} catch (RegisterException e) {e.printStackTrace();return;}System.out.println("恭喜，注册成功！");}//继承Exception是编译期异常 throws 处理public static void checkUserName(String name) throws RegisterException {for(String n: usernames){if(n.equals(name)){throw new RegisterException("该用户名已注册");}}}
}

定义异常类继承自RuntimeException

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

定义测试类：不需要处理运行期异常

public class Register {static String[] usernames = {"张三","李四","王五"};public static void main(String[] args){System.out.print("请输入待注册用户名：");Scanner sc = new Scanner(System.in);String username = sc.next();checkUserName(username);System.out.println("恭喜，注册成功！");}//继承RuntimeExceptionqpublic static void checkUserName(String name) throws RegisterException {for(String n: usernames){if(n.equals(name)){throw new RegisterException("该用户名已注册");//抛出给JVM处理}}}
}