第3章 面向对象 - 异常

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尽管人人希望自己身体健康，处理的事情都能顺利进行，但在实际生活中总会遇到各种状况，比如感冒发烧，工作时电脑蓝屏、死机等。同样，在程序运行的过程中，也会发生各种非正常状况，比如程序运行时磁盘空间不足、网络连接中断、被装载的类不存在等。针对这种情况，在Java语言中，引入了异常，以异常类的形式对这些非正常情况进行封装，通过异常处理机制对程序运行时发生的各种问题进行处理。

异常的体系

异常：是在运行时期发生的不正常情况。 在java中用类的形式对不正常情况进行了描述和封装对象。描述不正常的情况的类，就称为异常类。

1. 以前正常流程代码和问题处理代码相结合，现在将正常流程代码和问题处理代码分离，提高阅读性。
2. 其实异常就是java通过面向对象的思想将问题封装成了对象，用异常类对其进行描述。
3. 不同的问题用不同的类进行具体的描述。比如角标越界、空指针异常等等。
4. 问题很多，意味着描述的类也很多，将其共性进行向上抽取，形成了异常体系。

不正常情况分成了两大类：

Error类称为错误类，它表示Java运行时产生的系统内部错误或资源耗尽的错误，是比较严重的，仅靠修改程序本身是不能恢复执行的。举一个生活中的例子，在盖楼的过程中因偷工减料，导致大楼坍塌，这就相当于一个Error。使用java命令去运行一个不存在的类就会出现Error错误。

Exception类称为异常类，它表示程序本身可以处理的错误，在开发Java程序中进行的异常处理，都是针对Exception类及其子类。在Exception类的众多子类中有一个特殊的RuntimeException类，该类及其子类用于表示运行时异常，除了此类，Exception类下所有其他的子类都用于表示编译时异常。本节主要针对Exception类及其子类进行讲解。

Throwable：无论是error，还是异常、问题，问题发生就应该可以抛出，让调用者知道并处理。

该体系的特点就在于Throwable及其所有的子类都具有可抛性。

可抛性到底指的是什么呢？怎么体现可抛性呢？

其实是通过两个关键字来体现的：throws、throw，凡是可以被这两个关键字所操作的类和对象都具备可抛性。

1. 一般不可处理的：Error

   特点：是由jvm抛出的严重性问题。

   这种问题发生，一般不针对性处理，直接修改程序。

2. 可以处理的：Exception

   该体系的特点：子类的后缀名都是用其父类名作为后缀，阅读性很强。

常见异常

Throwable常用方法

示例：

class Demo{
   public static int method(int[] arr, int index){
       if(arr == null){
           throw new NullPointerException("数组的引用不能为空！");
       }
       if(index >= arr.length ){
           throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("数组的角标越界：" +
                   index);
       }
       return arr[index];
   }
}
class ExceptionDemo{
   public static void main(String[] args){
       int[] arr = new int[3];
       Demo.method(arr,30);
   }
}

运行结果：

自定义异常

可以自定义出现的问题称为自定义异常。
对于角标为负数的情况，可以用负数角标异常来表示，负数角标这种异常在java中并没有定义过。
那就按照java异常的创建思想，面向对象，将负数角标进行自定义描述，并封装成对象。
这种自定义的问题描述称为自定义异常。

注意事项：

如果让一个类成为异常类，必须要继承异常体系，因为只有成为异常体系的子类才有资格具备可抛性，才可以被两个关键字所操作：throws、throw。

自定义类继承Exception或者其子类，通过构造函数定义异常信息。

示例：

Class DemoException extends Exception
{
    DemoException(Stringmessage)
    {
        super(message);
    }
}

通过throw将自定义异常抛出。

自定义类继承Exception，作为基类

public class HMException extends Exception {
    public HMException() {
        super();
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }
    public HMException(String detailMessage, Throwable throwable) {
        super(detailMessage, throwable);
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }
    public HMException(String detailMessage) {
        super(detailMessage);
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }
    public HMException(Throwable throwable) {
        super(throwable);
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }
}

子类

public class HMAException extends HMException {
}
public class HMBException extends HMException {
}
public class HMCException extends HMException {
}
public class HMDException extends HMException {
}

ExceptionHandler异常处理器

public class ExceptionHandler {
    /**
     * 根据不同的HMException给用户具体的提示
     * @param e
     */
    public static void toastByHMException(Context context, HMException e) {
        int errCode = 0;
        // errCode 具体化
        if (e instanceof HMAException) {
            errCode = 1;
        } else if (e instanceof HMBException) {
            errCode = 2;
        } else if (e instanceof HMCException) {
            errCode = 3;
        } else if (e instanceof HMDException) {
            errCode = 4;
        }
        // 根据不同的errcode给用户做提示
        toastByErrCode(context, errCode);
    }
    private static void toastByErrCode(Context context, int errCode) {
        String content = "";
        switch (errCode) {
        case 1:
            content = "程序出现了HMAException";
            break;
        case 2:
            content = "程序出现了HMBException";
            break;
        case 3:
            content = "程序出现了HMCException";
            break;
        case 4:
            content = "程序出现了HMDException";
            break;
        default:
            break;
        }
        Toast.makeText(context, content, 0).show();
    }
}

HMApi

public class HMApi {
    public void method1() throws HMException {
        // 模拟,某一个时刻出现了HMAException
        throw new HMAException();
    }
    public void method2() throws HMException {
        // 模拟,某一个时刻出现了HMBException
        throw new HMBException();
    }
    public void method3() throws HMException {
        // 模拟,某一个时刻出现了HMCException
        throw new HMCException();
    }
    public void method4() throws HMException {
        // 模拟,某一个时刻出现了HMDException
        throw new HMDException();
    }
}

MainActivity.class，使用自定义异常

public class MainActivity extends Activity {
    private HMApi    mApi;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mApi = new HMApi();
    }
    public void method1(View v) {
        try {
            mApi.method1();
        } catch (HMException e) {
            e.printStackTrace();
            ExceptionHandler.toastByHMException(MainActivity.this, e);
        }
    }
    public void method2(View v) {
        try {
            mApi.method2();
        } catch (HMException e) {
            e.printStackTrace();
            ExceptionHandler.toastByHMException(MainActivity.this, e);
        }
    }
    public void method3(View v) {
        try {
            mApi.method3();
        } catch (HMException e) {
            e.printStackTrace();
            ExceptionHandler.toastByHMException(MainActivity.this, e);
        }
    }
    public void method4(View v) {
        try {
            mApi.method4();
        } catch (HMException e) {
            e.printStackTrace();
            ExceptionHandler.toastByHMException(MainActivity.this, e);
        }
    }
}

throws和throw的区别

1. throws用于标识函数暴露出的异常类，并且可以抛出多个，用逗号分隔。throw用于抛出异常对象

2. thorws用在函数上，后面跟异常类名。throw用在函数内，后面跟异常对象。

定义功能方法时，需要把出现的问题暴露出来让调用者去处理，那么就通过throws在函数上标识。

在功能方法内部出现某种情况，程序不能继续运行，需要进行跳转时，就用throw把异常对象抛出。

示例：

class FuShuIndexException extends Exception {
    FuShuIndexException() {
    }
    FuShuIndexException(String msg) {
        super(msg);
    }
}
class Demo {
    public static int method(int[] arr, int index) throws FuShuIndexException {
        if (index < 0) {
            throw new FuShuIndexException ("数组的角标是负数啦！");
        }
        return arr[index];
    }
}
class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) throws FuShuIndexException {
        int[] arr = new int[3];
        Demo.method(arr, -30);
    }
}

运行结果：

异常的分类：

运行时异常和编译时异常

在实际开发中，经常会在程序编译时产生一些异常，而这些异常必须要进行处理，这种异常被称为编译时异常，也称为checked异常。另外还有一种异常是在程序运行时产生的，这种异常即使不编写异常处理代码，依然可以通过编译，因此被称为运行时异常，也称为unchecked异常。

1．编译时异常

在Java中，Exception类中除了RuntimeException类及其子类都是编译时异常。编译时异常的特点是Java编译器会对其进行检查，如果出现异常就必须对异常进行处理，否则程序无法通过编译。处理编译时期的异常有两种方式：

• 使用try…catch语句对异常进行捕获
• 使用throws关键字声明抛出异常，调用者对其处理。

2．运行时异常

RuntimeException类及其子类都是运行时异常。运行时异常的特点是Java编译器不会对其进行检查，也就是说，当程序中出现这类异常时，即使没有使用try..catch语句捕获或使用throws关键字声明抛出，程序也能编译通过。运行时异常一般是由程序中的逻辑错误引起的，在程序运行时无法恢复。比如通过数组的角标访问数组的元素时，如果超过了数组的最大角标，就会发生运行时异常，代码如下所示：

上面代码中，由于数组arr的length为5，最大角标应为4，当使用arr[6]访问数组中的元素就会发生数组角标越界的异常。

编译时被检测异常

只要是Exception和其子类都是，除了特殊子类RuntimeException体系。这种问题一旦出现，希望在编译时就进行检测，让这种问题有对应的处理方式。这样的问题都可以针对性的处理。

编译时不检测异常（运行时异常）

就是Exception中的RuntimeException和其子类。这种问题的发生，无法让功能继续，运算无法运行，更多是因为调用的原因导致的或者引发了内部状态的改变导致的。

那么这种问题一般不处理，直接编译通过，在运行时，让调用者调用时的程序强制停止，让调用者对代码进行调整。

所以自定义异常时，要么继承Exception，要么继承RuntimeException。

示例：

class FuShuIndexException extends RuntimeException {
    FuShuIndexException() {
    }
    FuShuIndexException(String msg) {
        super(msg);
    }
}
class Demo {
    public static int method(int[] arr, int index) {
        // RuntimeException没有必要用throws抛出，并不是必须要处理
        if (index < 0) {
            throw new FuShuIndexException("数组的角标是负数啦！");
        }
        return arr[index];
    }
}

运行结果：

注意事项：

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。可能在执行方法期间抛出但未被捕获的RuntimeException的任何子类都无需在throws子句中进行声明。

异常处理的捕捉形式

可以对异常进行针对性处理的方式。具体格式是：

    try{
         //需要被检测异常的代码。
    }
    catch(异常类 变量) //该变量用于接收发生的异常对象
    {
         //处理异常的代码。
    }
    finally{
         //一定会执行的代码；
    }

注意事项：

finally代码块只有一种情况不会被执行，就是在之前执行了System.exit(0)。

处理过程：

try 中检测到异常会将异常对象传递给catch，catch捕获到异常进行处理。
finally 里通常用来关闭资源。比如：数据库资源，IO资源等。

需要注意：try是一个独立的代码块，在其中定义的变量只在该变量块中有效。如果在try以外继续使用，需要在try外建立引用，在try中对其进行初始化。IO，Socket就会遇到。

示例：

class FuShuIndexException extends RuntimeException{
    FuShuIndexException(){}
    FuShuIndexException(String msg){
        super(msg);
    }
}
class Demo{
    public static int method(int[] arr, int index) throws
            NullPointerException,FuShuIndexException{
        if(arr == null)
            throw new NullPointerException("没有任何数组实体");
        if(index < 0){
            throw new FuShuIndexException("数组的角标是负数啦！");
        }
        return arr[index];
    }
}
class ExceptionDemo{
    public static void main(String[] args){
        int[] arr = new int[3];
        try{
            int num = Demo.method(arr,-30);
            System.out.println("num:" + num);
        } catch(NullPointerException e){
            System.out.println(e);
        } catch(FuShuIndexException e){
            System. out.println("message:" + e.getMessage());
            System.out.println("string:" + e);
            e.printStackTrace(); //jvm 默认的异常处理机制就是调用异常对象的这个方法。
            System.out.println("负数角标异常！！！");
        } catch(Exception e){//Exception的catch放在最下面，先处理有针对性的异常
            System.out.println(e);
        }
        System.out.println("over" );
    }
}

运行结果：

异常处理的原则

1. 函数内容如果抛出需要检测的异常，那么函数上必须要声明。否则，必须在函数内用try/catch捕捉，否则编译失败。

2. 如果调用到了声明异常的函数，要么try/catch，要么throws，否则编译失败。

3. 什么时候catch，什么时候throws呢？

   功能内容可以解决，用catch。解决不了，用throws告诉调用者，由调用者解决。

4. 一个功能如果抛出了多个异常，那么调用时，必须有对应多个catch进行针对性处理。内部有几个需要检测的异常，就抛几个异常，抛出几个，就catch几个。

示例：

 class Demo{
        public int show(int index) throws ArrayIndexOutOfBoundsException{
              if(index < 0)
                    throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("越界啦！");
              int[] arr = new int[3];
              return arr[index];
        }
 }
 class ExceptionDemo{
        public static void main(String[] args){
             Demo d = new Demo();
             try{
                   int num = d.show(-3);
                   System.out.println("num = " + num);
              } catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
                   System.out.println(e.toString());
                   System.exit(0);//退出jvm
              } finally{//通常用于关闭（释放）资源
                   System.out.println("finally");//由于前面执行了System.exit(0);，故不会执行此语句。
              }
             System.out.println("over");
       }
 }

运行结果：

try catch finally 代码块组合特点：

1. try catch finally
2. try catch(多个)：当没有资源需要释放时，可以不用定义finally。
3. try finally：异常无法直接catch处理，但是资源必须关闭。

示例：

 void show() throws Exception{
      try{
           //开启资源
           throw new Exception();
       }finally{
           //关闭资源
       }
 }

异常综合案例

 /*
 毕老师用电脑上课。
 问题领域中涉及两个对象。
 毕老师，电脑。
 分析其中的问题。
 比如电脑蓝屏，冒烟等。
 */
 class LanPingException extends Exception{
       LanPingException(String msg){
              super(msg);
       }
 }
 class MaoYanException extends Exception{
       MaoYanException(String msg){
              super(msg);
       }
 }
 class NoPlanException extends Exception{
       NoPlanException(String msg){
              super(msg);
       }
 }
 class Computer{
        private int state = 1;//0 2
        public void run() throws LanPingException,MaoYanException{
              if(state == 1)
                    throw new LanPingException("电脑蓝屏啦！");
              if(state == 2)
                    throw new MaoYanException("电脑冒烟啦！");
              System. out.println("电脑运行");
        }
        public void reset(){
             state = 0;
             System.out.println("电脑重启");
        }
 }
 class Teacher{
        private String name ;
        private Computer comp ;
        Teacher(String name){
              this.name = name;
              comp = new Computer();
        }
        public void prelect() throws NoPlanException{
              try{
                   comp.run();
                   System. out.println(name + "讲课");
              } catch(LanPingException e){
                   System.out.println(e.toString());
                   comp.reset();
                   prelect();
              } catch(MaoYanException e){
                   System. out.println(e.toString());
                   test();
                    //可以对电脑进行维修
                    throw new NoPlanException("课时进度无法完成，原因：" + e.getMessage());
              }
        }
        public void test(){
             System.out.println("大家练习");
        }
 }
 class ExceptionDemo{
        public static void main(String[] args){
             Teacher t = new Teacher("毕老师");
              try{
                   t.prelect();
              } catch(NoPlanException e){
                   System.out.println(e.toString() + "......." );
                   System.out.println("换人");
              }
        }
 }

运行结果：

异常的注意事项

1. RuntimeException以及其子类如果在函数中被throw抛出，可以不用在函数上声明。
2. 子类在覆盖父类方法时，父类的方法如果抛出了异常，那么子类的方法只能抛出父类的异常或者该异常的子类。
3. 如果父类抛出多个异常，那么子类只能抛出父类异常的子集。

简单说：子类覆盖父类只能抛出父类的异常或者子类的子集。如果父类的方法没有抛出异常，那么子类覆盖时绝对不能抛，就只能try。

异常常见问题

1. try{ }里有一个return x语句，那么紧跟在这个try后的finally { }里的code会不会被执行，什么时候被执行，在return前还是后?

在return中间执行，return x其实是先执行了返回值计算，并把计算结果的地址保存在一个临时的局部变量中，然后开始执行finally子句，finally执行完毕后，再从先前的临时变量中取得返回地址，返回方法的最终结果。根据这样的处理方式，当我们试图在finally子句中再行改变x的值时，已经不会对方法的返回结果造成影响。

return并不是让函数马上返回，而是return语句执行后，将把返回结果放置进函数栈中，此时函数并不是马上返回，它要执行finally语句后才真正开始返回

2. 运行时异常runtime exception与一般异常checked exception有何异同？

对于检查异常，编译器强制要求我们去try catch，否则编译不通过；运行时异常我们可以不处理。这样的异常由虚拟机接管。出现运行时异常后，系统会把异常一直往上层抛，一直遇到处理代码。如果不对运行时异常进行处理，那么出现运行时异常之后，要么是线程中止，要么是主程序终止

异常表示程序运行过程中可能出现的非正常状态，运行时异常表示虚拟机的通常操作中可能遇到的异常，是一种常见运行错误。java编译器要求方法必须声明抛出可能发生的非运行时异常，但是并不要求必须声明抛出未被捕获的运行时异常

UncaughtExceptionHandler

UncaughtException处理类，当程序发生Uncaught异常的时候，有该类来接管程序，并记录发送错误报告，我们可以实现UncaughtExceptionHandler类的uncaughtException方法，该方法的参数为发生异常的线程和异常信息，我们可以在该类中自己处理异常，例如上报服务器或者记录异常等，也可以交由系统的异常处理机制去处理。

示例代码：

package com.github.news.base;
import android.content.Context;
import android.content.pm.PackageInfo;
import android.content.pm.PackageManager;
import android.os.Build;
import android.os.Environment;
import android.os.Looper;
import android.util.Log;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.io.StringWriter;
import java.io.Writer;
import java.lang.reflect.Field;
import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.Locale;
import java.util.Map;
/**
 * UncaughtException处理类,当程序发生Uncaught异常的时候,有该类来接管程序,并记录发送错误报告
 */
public class CrashHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
    public static final String TAG = CrashHandler.class.getSimpleName();
    //系统默认的UncaughtException处理类 
    private Thread.UncaughtExceptionHandler mDefaultHandler;
    //CrashHandler实例
    private static CrashHandler INSTANCE = new CrashHandler();
    //程序的Context对象
    private Context mContext;
    //用来存储设备信息和异常信息
    private Map<String, String> infos     = new HashMap<String, String>();
    //用于格式化日期,作为日志文件名的一部分
    private DateFormat          formatter = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd-HH-mm-ss", Locale.CHINA);
    /**
     * 保证只有一个CrashHandler实例
     */
    private CrashHandler() {
    }
    /**
     * 获取CrashHandler实例 ,单例模式
     */
    public static CrashHandler getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
    /**
     * 初始化
     *
     * @param context
     */
    public void init(Context context) {
        mContext = context;
        //获取系统默认的UncaughtException处理器
        mDefaultHandler = Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler();
        //设置该CrashHandler为程序的默认处理器
        Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(this);
    }
    /**
     * 当UncaughtException发生时会转入该函数来处理
     */
    @Override
    public void uncaughtException(Thread thread, Throwable ex) {
        if (!handleException(ex) && mDefaultHandler != null) {
            //如果用户没有处理则让系统默认的异常处理器来处理
            mDefaultHandler.uncaughtException(thread, ex);
        } else {
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                Log.e(TAG, "error : ", e);
            }
            mDefaultHandler.uncaughtException(thread, ex);
            // 退出程序
            // android.os.Process.killProcess(android.os.Process.myPid());
            // System.exit(1);
        }
    }
    /**
     * 自定义错误处理,收集错误信息 发送错误报告等操作均在此完成.
     *
     * @param ex
     * @return true:如果处理了该异常信息;否则返回false.
     */
    private boolean handleException(Throwable ex) {
        if (ex == null) {
            return false;
        }
        //使用Toast来显示异常信息
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                Looper.prepare();
                // Toast.makeText(mContext, "很抱歉,程序出现异常,即将退出.", Toast.LENGTH_LONG).show();
                Looper.loop();
            }
        }.start();
        //收集设备参数信息 
        collectDeviceInfo(mContext);
        //保存日志文件 
        Log.i(TAG, "ex:" + ex.toString() + "--" + ex.getLocalizedMessage());
        saveCrashInfo2File(ex);
        return true;
    }
    /**
     * 收集设备参数信息
     *
     * @param ctx
     */
    public void collectDeviceInfo(Context ctx) {
        try {
            PackageManager pm = ctx.getPackageManager();
            PackageInfo pi = pm.getPackageInfo(ctx.getPackageName(), PackageManager.GET_ACTIVITIES);
            if (pi != null) {
                String versionName = pi.versionName == null ? "null" : pi.versionName;
                String versionCode = pi.versionCode + "";
                infos.put("versionName", versionName);
                infos.put("versionCode", versionCode);
            }
        } catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {
            Log.e(TAG, "an error occured when collect package info", e);
        }
        Field[] fields = Build.class.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) {
            try {
                field.setAccessible(true);
                infos.put(field.getName(), field.get(null).toString());
                //                Log.d(TAG, field.getName() + " : " + field.get(null));
            } catch (Exception e) {
                Log.e(TAG, "an error occured when collect crash info", e);
            }
        }
    }
    /**
     * 保存错误信息到文件中
     *
     * @param ex
     * @return 返回文件名称, 便于将文件传送到服务器
     */
    private String saveCrashInfo2File(Throwable ex) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        //        for (Map.Entry<String, String> entry : infos.entrySet()) {
        //            String key = entry.getKey();
        //            String value = entry.getValue();
        //            sb.append(key + "=" + value + "\n");
        //        }      
        Writer writer = new StringWriter();
        PrintWriter printWriter = new PrintWriter(writer);
        ex.printStackTrace(printWriter);
        Throwable cause = ex.getCause();
        while (cause != null) {
            Log.i(TAG, "cause:" + cause.toString() + "--");
            cause.printStackTrace(printWriter);
            cause = cause.getCause();
        }
        printWriter.close();
        String result = writer.toString();
        Log.i(TAG, "result:" + result);
        sb.append(result);
        try {
            long timestamp = System.currentTimeMillis();
            String time = formatter.format(new Date());
            String fileName = "crash-" + time + "-" + timestamp + ".log";
            if (Environment.getExternalStorageState().equals(Environment.MEDIA_MOUNTED)) {
                String path = "/sdcard/crash/";
                File dir = new File(path);
                if (!dir.exists()) {
                    dir.mkdirs();
                }
                FileOutputStream fos = new FileOutputStream(path + fileName);
                fos.write(sb.toString().getBytes());
                fos.close();
            }
            return fileName;
        } catch (Exception e) {
            Log.e(TAG, "an error occured while writing file...", e);
        }
        return null;
    }
}

public class App extends Application {
     @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        // 设置未捕获异常的处理器
        CrashHandler.getInstance().init(this);
    }
}

Java常见异常及解释

常见 Java 异常解释：（译者注：非技术角度分析。阅读有风险，理解需谨慎）