Java异常(一) Java异常简介及其架构

概要

本章对Java中的异常进行介绍。内容包括：
Java异常简介
Java异常框架

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Java异常简介

　　Java异常是Java提供的一种识别及响应错误的一致性机制。
　　Java异常机制可以使程序中异常处理代码和正常业务代码分离，保证程序代码更加优雅，并提高程序健壮性。在有效使用异常的情况下，异常能清晰的回答what, where, why这3个问题：异常类型回答了“什么”被抛出，异常堆栈跟踪回答了“在哪“抛出，异常信息回答了“为什么“会抛出。

Java异常机制用到的几个关键字：try、catch、finally、throw、throws。
• try        -- 用于监听。将要被监听的代码(可能抛出异常的代码)放在try语句块之内，当try语句块内发生异常时，异常就被抛出。
• catch   -- 用于捕获异常。catch用来捕获try语句块中发生的异常。
• finally  -- finally语句块总是会被执行。它主要用于回收在try块里打开的物力资源(如数据库连接、网络连接和磁盘文件)。只有finally块，执行完成之后，才会回来执行try或者catch块中的return或者throw语句，如果finally中使用了return或者throw等终止方法的语句，则就不会跳回执行，直接停止。
• throw   -- 用于抛出异常。
• throws -- 用在方法签名中，用于声明该方法可能抛出的异常。

下面通过几个示例对这几个关键字进行简单了解。

示例一: 了解try和catch基本用法

public class Demo1 {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            int i = 10/0;
              System.out.println("i="+i); 
        } catch (ArithmeticException e) {
              System.out.println("Caught Exception"); 
            System.out.println("e.getMessage(): " + e.getMessage()); 
            System.out.println("e.toString(): " + e.toString()); 
            System.out.println("e.printStackTrace():");
            e.printStackTrace(); 
        }
    }
}

运行结果：

Caught Exception
e.getMessage(): / by zero
e.toString(): java.lang.ArithmeticException: / by zero
e.printStackTrace():
java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at Demo1.main(Demo1.java:6)

结果说明：在try语句块中有除数为0的操作，该操作会抛出java.lang.ArithmeticException异常。通过catch，对该异常进行捕获。
观察结果我们发现，并没有执行System.out.println("i="+i)。这说明try语句块发生异常之后，try语句块中的剩余内容就不会再被执行了。

示例二: 了解finally的基本用法

在"示例一"的基础上，我们添加finally语句。

public class Demo2 {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            int i = 10/0;
              System.out.println("i="+i); 
        } catch (ArithmeticException e) {
              System.out.println("Caught Exception"); 
            System.out.println("e.getMessage(): " + e.getMessage()); 
            System.out.println("e.toString(): " + e.toString()); 
            System.out.println("e.printStackTrace():");
            e.printStackTrace(); 
        } finally {
            System.out.println("run finally");
        }
    }
}

运行结果：

Caught Exception
e.getMessage(): / by zero
e.toString(): java.lang.ArithmeticException: / by zero
e.printStackTrace():
java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at Demo2.main(Demo2.java:6)
run finally

结果说明：最终执行了finally语句块。

示例三: 了解throws和throw的基本用法

throws是用于声明抛出的异常，而throw是用于抛出异常。

class MyException extends Exception {
    public MyException() {}
    public MyException(String msg) {
        super(msg);
    }
}

public class Demo3 {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            test();
        } catch (MyException e) {
            System.out.println("Catch My Exception");
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static void test() throws MyException{
        try {
            int i = 10/0;
              System.out.println("i="+i); 
        } catch (ArithmeticException e) {
            throw new MyException("This is MyException"); 
        }
    }
}

运行结果：

Catch My Exception
MyException: This is MyException
    at Demo3.test(Demo3.java:24)
    at Demo3.main(Demo3.java:13)

结果说明：
　　MyException是继承于Exception的子类。test()的try语句块中产生ArithmeticException异常(除数为0)，并在catch中捕获该异常；接着抛出MyException异常。main()方法对test()中抛出的MyException进行捕获处理。

Java异常框架

Java异常架构图

1. Throwable
　　Throwable是 Java 语言中所有错误或异常的超类。
　　Throwable包含两个子类: Error 和 Exception。它们通常用于指示发生了异常情况。
　　Throwable包含了其线程创建时线程执行堆栈的快照，它提供了printStackTrace()等接口用于获取堆栈跟踪数据等信息。

2. Exception
　　Exception及其子类是 Throwable 的一种形式，它指出了合理的应用程序想要捕获的条件。

3. RuntimeException
　　RuntimeException是那些可能在 Java 虚拟机正常运行期间抛出的异常的超类。
　　编译器不会检查RuntimeException异常。例如，除数为零时，抛出ArithmeticException异常。RuntimeException是ArithmeticException的超类。当代码发生除数为零的情况时，倘若既"没有通过throws声明抛出ArithmeticException异常"，也"没有通过try...catch...处理该异常"，也能通过编译。这就是我们所说的"编译器不会检查RuntimeException异常"！
　　如果代码会产生RuntimeException异常，则需要通过修改代码进行避免。例如，若会发生除数为零的情况，则需要通过代码避免该情况的发生！

4. Error
　　和Exception一样，Error也是Throwable的子类。它用于指示合理的应用程序不应该试图捕获的严重问题，大多数这样的错误都是异常条件。
　　和RuntimeException一样，编译器也不会检查Error。

Java将可抛出(Throwable)的结构分为三种类型：被检查的异常(Checked Exception)，运行时异常(RuntimeException)和错误(Error)。

(01) 运行时异常
定义: RuntimeException及其子类都被称为运行时异常。
特点: Java编译器不会检查它。也就是说，当程序中可能出现这类异常时，倘若既"没有通过throws声明抛出它"，也"没有用try-catch语句捕获它"，还是会编译通过。例如，除数为零时产生的ArithmeticException异常，数组越界时产生的IndexOutOfBoundsException异常，fail-fail机制产生的ConcurrentModificationException异常等，都属于运行时异常。
　　虽然Java编译器不会检查运行时异常，但是我们也可以通过throws进行声明抛出，也可以通过try-catch对它进行捕获处理。
　　如果产生运行时异常，则需要通过修改代码来进行避免。例如，若会发生除数为零的情况，则需要通过代码避免该情况的发生！

(02) 被检查的异常
定义: Exception类本身，以及Exception的子类中除了"运行时异常"之外的其它子类都属于被检查异常。
特点: Java编译器会检查它。此类异常，要么通过throws进行声明抛出，要么通过try-catch进行捕获处理，否则不能通过编译。例如，CloneNotSupportedException就属于被检查异常。当通过clone()接口去克隆一个对象，而该对象对应的类没有实现Cloneable接口，就会抛出CloneNotSupportedException异常。
　　被检查异常通常都是可以恢复的。

(03) 错误
定义: Error类及其子类。
特点: 和运行时异常一样，编译器也不会对错误进行检查。
　　当资源不足、约束失败、或是其它程序无法继续运行的条件发生时，就产生错误。程序本身无法修复这些错误的。例如，VirtualMachineError就属于错误。
　　按照Java惯例，我们是不应该是实现任何新的Error子类的！

对于上面的3种结构，我们在抛出异常或错误时，到底该哪一种？《Effective Java》中给出的建议是：对于可以恢复的条件使用被检查异常，对于程序错误使用运行时异常。