JDK源码解析之 java.lang.Throwable

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。

一、类定义

public class Throwable implements Serializable {}

Serializable：可被序列化的标志接口

二、成员变量

//静态变量
//这两个变量主要用于序列化
private static class SentinelHolder {public static final StackTraceElement STACK_TRACE_ELEMENT_SENTINEL =new StackTraceElement("", "", null, Integer.MIN_VALUE);public static final StackTraceElement[] STACK_TRACE_SENTINEL =new StackTraceElement[] {STACK_TRACE_ELEMENT_SENTINEL};
}
//一个空的StackTraceElement[]数组，用来初始化或者作为返回值。
private static final StackTraceElement[] UNASSIGNED_STACK = new StackTraceElement[0];
//一个空的只读List，同样用于初始化
private static final List<Throwable> SUPPRESSED_SENTINEL =Collections.unmodifiableList(new ArrayList<Throwable>(0));
//前两个用于作为错误信息，后两个作为printStackTrace方法的说明前缀使用
private static final String NULL_CAUSE_MESSAGE = "Cannot suppress a null exception.";
private static final String SELF_SUPPRESSION_MESSAGE = "Self-suppression not permitted";
private static final String CAUSE_CAPTION = "Caused by: ";
private static final String SUPPRESSED_CAPTION = "Suppressed: ";
//用作getSuppressed方法的返回值（当suppressedExceptions没有元素时）
private static final Throwable[] EMPTY_THROWABLE_ARRAY = new Throwable[0];//实例变量
//用来保存栈信息的轨迹
private transient Object backtrace;
//描述这个异常的信息
private String detailMessage;
//描述这个异常由哪个Throwable导致，默认是this。
private Throwable cause = this;
//异常抛出位置的栈信息，每个StackTraceElement代表一个栈信息，默认指向静态常量UNASSIGNED_STACK，代表栈信息为空。
private StackTraceElement[] stackTrace = UNASSIGNED_STACK;
//JDK 1.7引入的新特性。该List用来保存被屏蔽的异常对象，在try-catch语句中，如果try中抛出了异常，在执行流程转移到方法栈上一层之前，finally语句块会执行，但是，如果在finally语句块中又抛出了一个异常，那么这个异常会覆盖掉之前抛出的异常，这点很像finally中return的覆盖。
private List<Throwable> suppressedExceptions = SUPPRESSED_SENTINEL;

三、构造方法

public Throwable() {fillInStackTrace();
}
/*** @param message 异常描述信息，该参数直接赋值给实例变量detailMessage*/
public Throwable(String message) {fillInStackTrace();detailMessage = message;
}
/*** @param message 异常描述信息，该参数直接赋值给实例变量detailMessage* @param cause 描述当前异常由哪个异常引发*/
public Throwable(String message, Throwable cause) {fillInStackTrace();detailMessage = message;this.cause = cause;
}
/*** @param cause 描述当前异常由哪个异常引发*/
public Throwable(Throwable cause) {fillInStackTrace();detailMessage = (cause==null ? null : cause.toString());this.cause = cause;
}
/*** @param message 异常描述信息，该参数直接赋值给实例变量detailMessage* @param cause 描述当前异常由哪个异常引发* @param enableSuppression 是否支持Suppress异常消息* @param writableStackTrace 是否调用fillInStackTrace使堆栈信息可以写入*/
protected Throwable(String message, Throwable cause,boolean enableSuppression, boolean writableStackTrace) {if (writableStackTrace) {fillInStackTrace();} else {stackTrace = null;}detailMessage = message;this.cause = cause;if (!enableSuppression)suppressedExceptions = null;
}

Throwable提供了4个public构造器和1个protected构造器（该构造器由JDK1.7引入）。4个public构造器共同点就是都调用了fillInStackTrace方法。

fillInStackTrace会首先判断stackTrace是不是为null，如果不为null则会调用native方法fillInStackTrace获取当前堆栈信息。那么什么时候为null呢，答案是上面的protected构造器可以指定writableStackTrace为false，这样stackTrace就为null了，就不会调用fillInStackTrace获取堆栈信息。如果你不需要异常的栈信息，你也可以重写这个方法，让它直接返回this，毕竟异常的爬栈是一个开销比较大的操作。

四、常用方法

1、printStackTrace方法

printStackTrace把传入的输入流用内部类WrappedPrintStream或WrappedPrintWriter包装，主要用来实现printStackTrace方法在打印堆栈信息时的线程安全。

public void printStackTrace() {printStackTrace(System.err);
}public void printStackTrace(PrintStream s) {printStackTrace(new WrappedPrintStream(s));
}public void printStackTrace(PrintWriter s) {printStackTrace(new WrappedPrintWriter(s));
}private void printStackTrace(PrintStreamOrWriter s) {Set<Throwable> dejaVu = Collections.newSetFromMap(new IdentityHashMap<Throwable, Boolean>());dejaVu.add(this);synchronized (s.lock()) {s.println(this);StackTraceElement[] trace = getOurStackTrace();for (StackTraceElement traceElement : trace)s.println("\tat " + traceElement);for (Throwable se : getSuppressed())se.printEnclosedStackTrace(s, trace, SUPPRESSED_CAPTION, "\t", dejaVu);Throwable ourCause = getCause();if (ourCause != null)ourCause.printEnclosedStackTrace(s, trace, CAUSE_CAPTION, "", dejaVu);}
}
}

printStackTrace把传入的输入流用内部类WrappedPrintStream或WrappedPrintWriter包装，主要用来实现printStackTrace方法在打印堆栈信息时的线程安全。

2、getMessage()和getLocalizedMessage()

默认条件下可以调用getMessage或getLocalizedMessage方法获取detailMessage

public String getMessage() {return detailMessage;
}
public String getLocalizedMessage() {return getMessage();
}

3、getCause()和initCause()

通过构造器自定义cause。构造完成后，可以通过getCause方法访问获取，如果没有指定cause，则返回null。

在构造完成后，也可通过initCause方法修改：修改cause的前提是必须在构造方法中没有指定别的cause（即默认条件下cause为this），否则会抛出IllegalStateException异常。另外也不能修改cause为this。

public synchronized Throwable getCause() {return (cause == this ? null : cause);
}public synchronized Throwable initCause(Throwable cause) {if (this.cause != this)throw new IllegalStateException("Can't overwrite cause with " +Objects.toString(cause, "a null"), this);if (cause == this)throw new IllegalArgumentException("Self-causation not permitted", this);this.cause = cause;return this;
}

五、拓展

1.处理异常机制

在 Java 应用程序中，异常处理机制为：抛出异常，捕捉异常。

抛出异常：当一个方法出现错误引发异常时，方法创建异常对象并交付运行时系统，异常对象中包含了异常类型和异常出现时的程序状态等异常信息。运行时系统负责寻找处置异常的代码并执行。throws，throw

捕获异常：在方法抛出异常之后，运行时系统将转为寻找合适的异常处理器（exception handler）。潜在的异常处理器是异常发生时依次存留在调用栈中的方法的集合。当异常处理器所能处理的异常类型与方法抛出的异常类型相符时，即为合适的异常处理器。运行时系统从发生异常的方法开始，依次回查调用栈中的方法，直至找到含有合适异常处理器的方法并执行。当运行时系统遍历调用栈而未找到合适的异常处理器，则运行时系统终止。同时，意味着Java程序的终止。try…catch

对于运行时异常、错误或可查异常，Java技术所要求的异常处理方式有所不同。

由于运行时异常的不可查性，为了更合理、更容易地实现应用程序，Java规定，运行时异常将由Java运行时系统自动抛出，允许应用程序忽略运行时异常。

对于方法运行中可能出现的Error，当运行方法不欲捕捉时，Java允许该方法不做任何抛出声明。因为，大多数Error异常属于永远不能被允许发生的状况，也属于合理的应用程序不该捕捉的异常。

对于所有的可查异常，Java规定：一个方法必须捕捉，或者声明抛出方法之外。也就是说，当一个方法选择不捕捉可查异常时，它必须声明将抛出异常。

能够捕捉异常的方法，需要提供相符类型的异常处理器。所捕捉的异常，可能是由于自身语句所引发并抛出的异常，也可能是由某个调用的方法或者Java运行时系统等抛出的异常。也就是说，一个方法所能捕捉的异常，一定是Java代码在某处所抛出的异常。简单地说，异常总是先被抛出，后被捕捉的。

任何Java代码都可以抛出异常，如：自己编写的代码、来自Java开发环境包中代码，或者Java运行时系统。无论是谁，都可以通过Java的throw语句抛出异常。

从方法中抛出的任何异常都必须使用throws子句。

捕捉异常通过try-catch语句或者try-catch-finally语句实现。

总体来说，Java规定：对于可查异常必须捕捉、或者声明抛出。允许忽略不可查的RuntimeException和Error。

try {  // 可能会发生异常的程序代码
} catch (Type1 id1){  // 捕获并处置try抛出的异常类型Type1
}
catch (Type2 id2){  //捕获并处置try抛出的异常类型Type2
}