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异常（Exceptions）

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小牛编辑
127浏览
2023-12-01

异常（或异常事件）是在执行程序期间出现的问题。 当发生Exception时，程序的正常流程被中断并且程序/应用程序异常终止，这是不推荐的，因此，要处理这些异常。

出于许多不同的原因可能会发生异常。 以下是发生异常的一些情况。

  • 用户输入了无效数据。

  • 找不到需要打开的文件。

  • 在通信过程中丢失了网络连接，或者JVM内存不足。

其中一些异常是由用户错误引起的，其他异常是由程序员错误引起的，而其他异常是由以某种方式失败的物理资源引起的。

基于这些，我们有三类例外。 您需要了解它们以了解异常处理在Java中的工作原理。

  • Checked exceptions - 已检查的异常是编译器在编译时检查（通知）的异常，这些异常也称为编译时异常。 这些异常不能简单地忽略，程序员应该处理（处理）这些异常。

例如，如果在程序中使用FileReader类从文件中读取数据，如果其构造函数中指定的文件不存在，则会发生FileNotFoundException ，编译器会提示程序员处理异常。

例子 (Example)

import java.io.File;
import java.io.FileReader;
public class FilenotFound_Demo {
   public static void main(String args[]) {		
      File file = new File("E://file.txt");
      FileReader fr = new FileReader(file); 
   }
}

如果您尝试编译上述程序，则会出现以下异常。

输出 (Output)

C:\>javac FilenotFound_Demo.java
FilenotFound_Demo.java:8: error: unreported exception FileNotFoundException; must be caught or declared to be thrown
      FileReader fr = new FileReader(file);
                      ^
1 error

Note - 由于FileReader类的read()和close()方法抛出IOException，您可以观察到编译器通知处理IOException以及FileNotFoundException。

  • Unchecked exceptions - 未经检查的异常是在执行时发生的异常。 这些也称为Runtime Exceptions 。 这些包括编程错误，例如逻辑错误或API的不当使用。 编译时忽略运行时异常。

例如，如果您在程序中声明了一个大小为5的数组，并且尝试调用该数组的第 6 个元素，则会发生ArrayIndexOutOfBoundsExceptionexception 。

例子 (Example)

public class Unchecked_Demo {
   public static void main(String args[]) {
      int num[] = {1, 2, 3, 4};
      System.out.println(num[5]);
   }
}

如果编译并执行上述程序，则会出现以下异常。

输出 (Output)

Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 5
	at Exceptions.Unchecked_Demo.main(Unchecked_Demo.java:8)

  • Errors - 这些根本不是例外，而是超出用户或程序员控制的问题。 代码中通常会忽略错误，因为您很少对错误做任何事情。 例如，如果发生堆栈溢出，则会出现错误。 它们在编译时也被忽略。

异常层次结构

所有异常类都是java.lang.Exception类的子类型。 异常类是Throwable类的子类。 除了异常类之外，还有另一个名为Error的子类，它派生自Throwable类。

错误是在严重故障的情况下发生的异常情况，Java程序不处理这些情况。 生成错误以指示运行时环境生成的错误。 示例:JVM内存不足。 通常，程序无法从错误中恢复。

Exception类有两个主要的子类:IOException类和RuntimeException类。

Exceptions1

以下列出了最常见的已检查和未检查的Java内置异常 。

例外方法

以下是Throwable类中可用的重要方法列表。

Sr.No.方法和描述
1

public String getMessage()

返回有关已发生的异常的详细消息。 此消息在Throwable构造函数中初始化。

2

public Throwable getCause()

返回由Throwable对象表示的异常的原因。

3

public String toString()

返回与getMessage（）结果连接的类的名称。

4

public void printStackTrace()

将toString（）的结果与堆栈跟踪一起打印到System.err（错误输出流）。

5

public StackTraceElement [] getStackTrace()

返回包含堆栈跟踪上每个元素的数组。 索引0处的元素表示调用堆栈的顶部，而数组中的最后一个元素表示调用堆栈底部的方法。

6

public Throwable fillInStackTrace()

使用当前堆栈跟踪填充此Throwable对象的堆栈跟踪，添加堆栈跟踪中的任何先前信息。

捕捉异常

方法使用try和catch关键字的组合捕获异常。 try/catch块放在可能生成异常的代码周围。 try/catch块中的代码称为受保护代码，使用try/catch的语法如下所示 -

语法 (Syntax)

try {
   // Protected code
} catch (ExceptionName e1) {
   // Catch block
}

容易出现异常的代码放在try块中。 发生异常时，发生的异常由与其关联的catch块处理。 每个try块应该紧跟一个catch块或者最后一个块。

catch语句涉及声明您尝试捕获的异常类型。 如果受保护代码中发生异常，则会检查try之后的catch块（或多个块）。 如果发生的异常类型列在catch块中，则异常将传递给catch块，就像将参数传递给方法参数一样。

例子 (Example)

以下是使用2个元素声明的数组。 然后代码尝试访问引发异常的数组的第3个元素。

// File Name : ExcepTest.java
import java.io.*;
public class ExcepTest {
   public static void main(String args[]) {
      try {
         int a[] = new int[2];
         System.out.println("Access element three :" + a[3]);
      } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
         System.out.println("Exception thrown  :" + e);
      }
      System.out.println("Out of the block");
   }
}

这将产生以下结果 -

输出 (Output)

Exception thrown  :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
Out of the block

多个捕获块

try块后面可以跟多个catch块。 多个catch块的语法如下所示 -

语法 (Syntax)

try {
   // Protected code
} catch (ExceptionType1 e1) {
   // Catch block
} catch (ExceptionType2 e2) {
   // Catch block
} catch (ExceptionType3 e3) {
   // Catch block
}

之前的语句演示了三个catch块，但只需一次尝试即可获得任意数量的块。 如果受保护代码中发生异常，则会将异常抛出到列表中的第一个catch块。 如果抛出的异常的数据类型与ExceptionType1匹配，则会在那里捕获它。 如果不是，则异常传递给第二个catch语句。 这种情况一直持续到异常被捕获或落入所有捕获，在这种情况下，当前方法停止执行，异常将被抛到调用堆栈上的前一个方法。

例子 (Example)

以下是显示如何使用多个try/catch语句的代码段。

try {
   file = new FileInputStream(fileName);
   x = (byte) file.read();
} catch (IOException i) {
   i.printStackTrace();
   return -1;
} catch (FileNotFoundException f) // Not valid! {
   f.printStackTrace();
   return -1;
}

捕获多种类型的例外

从Java 7开始，您可以使用单个catch块处理多个异常，此功能简化了代码。 这是你怎么做的 -

catch (IOException|FileNotFoundException ex) {
   logger.log(ex);
   throw ex;

投掷/投掷关键字

如果方法不处理已检查的异常，则该方法必须使用throws关键字声明它。 throws关键字出现在方法签名的末尾。

您可以使用throw关键字抛出异常，可以是新实例化的异常，也可以是刚捕获的异常。

尝试理解throws和throw关键字之间的区别， throws用于推迟处理已检查的异常， throw用于显式调用异常。

以下方法声明它抛出RemoteException -

例子 (Example)

import java.io.*;
public class className {
   public void deposit(double amount) throws RemoteException {
      // Method implementation
      throw new RemoteException();
   }
   // Remainder of class definition
}

方法可以声明它抛出多个异常，在这种情况下，异常在用逗号分隔的列表中声明。 例如，以下方法声明它抛出RemoteException和InsufficientFundsException -

例子 (Example)

import java.io.*;
public class className {
   public void withdraw(double amount) throws RemoteException, 
      InsufficientFundsException {
      // Method implementation
   }
   // Remainder of class definition
}

最后一块

finally块遵循try块或catch块。 无论发生异常，最终都会执行最后一段代码。

使用finally块允许您运行要执行的任何清理类型语句，无论受保护代码中发生什么。

最后一个块出现在catch块的末尾，并具有以下语法 -

语法 (Syntax)

try {
   // Protected code
} catch (ExceptionType1 e1) {
   // Catch block
} catch (ExceptionType2 e2) {
   // Catch block
} catch (ExceptionType3 e3) {
   // Catch block
}finally {
   // The finally block always executes.
}

例子 (Example)

public class ExcepTest {
   public static void main(String args[]) {
      int a[] = new int[2];
      try {
         System.out.println("Access element three :" + a[3]);
      } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
         System.out.println("Exception thrown  :" + e);
      }finally {
         a[0] = 6;
         System.out.println("First element value: " + a[0]);
         System.out.println("The finally statement is executed");
      }
   }
}

这将产生以下结果 -

输出 (Output)

Exception thrown  :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
First element value: 6
The finally statement is executed

请注意以下事项 -

  • 没有try语句就不能存在catch子句。

  • 只要存在try/catch块，就不必强制终止子句。

  • 如果没有catch子句或finally子句，则try块不能出现。

  • try，catch，finally块之间不能出现任何代码。

The try-with-resources

通常，当我们使用流，连接等任何资源时，我们必须使用finally块显式关闭它们。 在下面的程序中，我们使用FileReader从文件中读取数据，然后使用finally块关闭它。

例子 (Example)

import java.io.File;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class ReadData_Demo {
   public static void main(String args[]) {
      FileReader fr = null;		
      try {
         File file = new File("file.txt");
         fr = new FileReader(file); char [] a = new char[50];
         fr.read(a);   // reads the content to the array
         for(char c : a)
         System.out.print(c);   // prints the characters one by one
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      }finally {
         try {
            fr.close();
         } catch (IOException ex) {		
            ex.printStackTrace();
         }
      }
   }
}

try-with-resources ，也称为automatic resource management ，是Java 7中引入的一种新的异常处理机制，它自动关闭try catch块中使用的资源。

要使用此语句，只需在括号内声明所需的资源，创建的资源将在块结束时自动关闭。 以下是try-with-resources语句的语法。

语法 (Syntax)

try(FileReader fr = new FileReader("file path")) {
   // use the resource
   } catch () {
      // body of catch 
   }
}

以下是使用try-with-resources语句读取文件中数据的程序。

例子 (Example)

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class Try_withDemo {
   public static void main(String args[]) {
      try(FileReader fr = new FileReader("E://file.txt")) {
         char [] a = new char[50];
         fr.read(a);   // reads the contentto the array
         for(char c : a)
         System.out.print(c);   // prints the characters one by one
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

在使用try-with-resources语句时，请牢记以下几点。

  • 要使用带有try-with-resources语句的类，它应该实现AutoCloseable接口，并且它的close()方法在运行时自动调用。

  • 您可以在try-with-resources语句中声明多个类。

  • 当您在try-with-resources语句的try块中声明多个类时，这些类将以相反的顺序关闭。

  • 除了括号内的资源声明外，一切都与try块的普通try/catch块相同。

  • try中声明的资源在try-block开始之前实例化。

  • 在try块声明的资源被隐式声明为final。

User-defined Exceptions

您可以在Java中创建自己的异常。 在编写自己的异常类时，请牢记以下几点 -

  • 所有例外必须是Throwable的孩子。

  • 如果要编写由Handle或Declare Rule自动强制执行的已检查异常，则需要扩展Exception类。

  • 如果要编写运行时异常，则需要扩展RuntimeException类。

我们可以定义我们自己的Exception类，如下所示 -

class MyException extends Exception {
}

您只需要扩展预定义的Exception类来创建自己的Exception。 这些被视为已检查的例外情况。 以下InsufficientFundsException类是一个用户定义的异常，它扩展了Exception类，使其成为一个已检查的异常。 异常类与任何其他类一样，包含有用的字段和方法。

例子 (Example)

// File Name InsufficientFundsException.java
import java.io.*;
public class InsufficientFundsException extends Exception {
   private double amount;
   public InsufficientFundsException(double amount) {
      this.amount = amount;
   }
   public double getAmount() {
      return amount;
   }
}

为了演示使用我们的用户定义的异常，以下CheckingAccount类包含抛出InsufficientFundsException的withdraw（）方法。

// File Name CheckingAccount.java
import java.io.*;
public class CheckingAccount {
   private double balance;
   private int number;
   public CheckingAccount(int number) {
      this.number = number;
   }
   public void deposit(double amount) {
      balance += amount;
   }
   public void withdraw(double amount) throws InsufficientFundsException {
      if(amount <= balance) {
         balance -= amount;
      }else {
         double needs = amount - balance;
         throw new InsufficientFundsException(needs);
      }
   }
   public double getBalance() {
      return balance;
   }
   public int getNumber() {
      return number;
   }
}

以下BankDemo程序演示了如何调用CheckingAccount的deposit（）和withdraw（）方法。

// File Name BankDemo.java
public class BankDemo {
   public static void main(String [] args) {
      CheckingAccount c = new CheckingAccount(101);
      System.out.println("Depositing $500...");
      c.deposit(500.00);
      try {
         System.out.println("\nWithdrawing $100...");
         c.withdraw(100.00);
         System.out.println("\nWithdrawing $600...");
         c.withdraw(600.00);
      } catch (InsufficientFundsException e) {
         System.out.println("Sorry, but you are short $" + e.getAmount());
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

编译以上三个文件并运行BankDemo。 这将产生以下结果 -

输出 (Output)

Depositing $500...
Withdrawing $100...
Withdrawing $600...
Sorry, but you are short $200.0
InsufficientFundsException
         at CheckingAccount.withdraw(CheckingAccount.java:25)
         at BankDemo.main(BankDemo.java:13)

常见例外

在Java中，可以定义两个异常和错误的分类。

  • JVM Exceptions - 这些是JVM Exceptions独占或逻辑抛出的异常/错误。 示例:NullPointerException，ArrayIndexOutOfBoundsException，ClassCastException。

  • Programmatic Exceptions - 应用程序或API程序员明确抛出这些异常。 示例:IllegalArgumentException，IllegalStateException。

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