JAVA異常處理

淵渟嶽發表於2022-02-24

1.異常概述

異常的定義：異常顧名思義是不同於平常的，異常情況是不正常的情況，異常程式指的是非正常想要的程式。

假設沒有異常處理機制，當程式出現非正常情況時，程式便會直接結束(因為無法繼續執行程式列印日誌，所以是什麼原因導致程式崩潰都不知道)；有異常處理時，當程式出現非正常情況時，可以捕獲這異常資訊並做處理（比如列印錯誤日誌），再看業務情況是否繼續執行或結束程式。所以“異常”是屬於一種可預測的正常情況。

異常的作用：異常機制可以使程式中的異常處理程式碼和正常業務程式碼分離，保證程式程式碼更加優雅、有更好的容錯和更加健壯。

2.異常的分類（異常繼承體系）

分為兩大類：錯誤和異常(編譯時異常和執行時異常)

列出常見的幾個錯誤和異常型別。錯誤和異常的種類很多，Java程式語言所涉及的能力中都有相應的異常類，如有不懂可以檢視原始碼的類註釋。

3.異常的使用

3.1.異常處理

程式語言的異常處理基礎能力已經成為一門成熟程式語言的標準，除傳統的像C語言沒有提供異常機制之外，目前主流的程式語言如Java、C++、Python、Go、Ruby等都具備了成熟的異常機制。

異常的處理：丟擲異常（提出問題）和捕獲並處理異常（解決問題）。當程式出現當前環境無法處理產生的問題時，便向上一級丟擲問題，尋找能解決問題的環境，直到找到含有合適異常處理的方法並執行，未找到則終止程式。

Java 異常機制的五個關鍵字：try 、catch 、finally 、throw 和throws。

try關鍵字後緊跟一個花括號擴起來的程式碼塊（花括號不可省略），用於監聽可能引發異常的程式碼；
catch關鍵字後異常型別和一個異常處理程式碼塊，捕獲某一型別的異常和處理這種型別的程式碼塊。catch塊可以有多個，表示捕獲不同型別異常和處理；
finally關鍵字位於catch塊後，用於回收在try塊裡開啟的物理資源，異常機制會保證finally塊一定會被執行；
throws關鍵字在方法簽名中使用，用於宣告該方法可能丟擲的異常；
throw關鍵字用於丟擲一個實際的異常物件，throw可以單獨作為語句使用。

throw與throws的區別

throws：在方法宣告時使用，宣告可能會丟擲的一個或多個異常。

throw：在方法內使用，手動丟擲一個異常物件；

throw與throws的關係

throw在方法內手動丟擲一個異常物件，此時在方法宣告中必須使用throws丟擲該異常或其父類異常。throw是丟擲異常物件，throws是告訴使用者這個方法可能有這個異常。

3.2.異常的處理流程

3.3.異常實戰

try……catch

try……finally

try……catch……finally

try……catch……catch……finally

案例一

// 檢測
try{
    System.out.println("檢測是否有異常");
    float a = 1/0;
    System.out.println("出現異常後，我還可以執行嗎");
}
// 捕獲和處理
catch (Exception e){
    e.printStackTrace();
    System.out.println("捕獲和處理異常");
}
System.out.println("繼續執行嗎？");

執行結果：

檢測是否有異常捕獲和處理異常繼續執行嗎？ java.lang.ArithmeticException: / by zero

結論：當出現異常後，catch捕獲處理異常情況，在try塊中異常程式碼後面的程式碼無法繼續執行，但程式可以繼續正常執行後續程式碼。

案例二

// 檢測
try{
    System.out.println("檢測是否有異常");
    float a = 1/0;
    System.out.println("出現異常後，我還可以執行嗎");
}
// 結束
finally{
    System.out.println("做什麼都要帶上我");
}
System.out.println("繼續執行嗎？");

執行結果：

檢測是否有異常做什麼都要帶上我 Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero

結論：當出現異常後，不catch，只finally，在try塊中異常程式碼後面的程式碼無法繼續執行，並且程式無法正常執行後續程式碼。

案例三

// 檢測
try{
    System.out.println("檢測是否有異常");
    float a = 1/0;
    System.out.println("出現異常後，我還可以執行嗎");
}
// 捕獲和處理
catch (ArithmeticException e){
    e.printStackTrace();
    System.out.println("捕獲和處理異常");
}
// 結束
finally{
    System.out.println("做什麼都要帶上我");
}
System.out.println("繼續執行嗎？");

執行結果：

檢測是否有異常捕獲和處理異常做什麼都要帶上我繼續執行嗎？ java.lang.ArithmeticException: / by zero

結論：當出現異常後，catch捕獲處理異常情況，在try塊中異常程式碼後面的程式碼無法繼續執行，但程式可以繼續正常執行後續程式碼，並且finally的程式碼正常執行。

案例四

// 檢測
try{
    System.out.println("檢測是否有異常");
    float a = 1/0;
    System.out.println("出現異常後，我還可以執行嗎");
}
// 捕獲和處理
catch (NullPointerException e){
    e.printStackTrace();
    System.out.println("捕獲和處理異常:NullPointer");
}
// 捕獲和處理
catch (ArithmeticException e){
    e.printStackTrace();
    System.out.println("捕獲和處理異常:Arithmetic");
}
// 結束
finally{
    System.out.println("做什麼都要帶上我");
}
System.out.println("繼續執行嗎？");

執行結果：

檢測是否有異常捕獲和處理異常:Arithmetic 做什麼都要帶上我繼續執行嗎？ java.lang.ArithmeticException: / by zero

結論：可以使用多個catch塊，只有捕獲到異常的catch才會執行。

驗證try和catch塊中有return 的情況

正常情況 return

public static String processEx(){

    try{
        System.out.println("檢測是否有異常");
        return "try return";
    }catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
        System.out.println("處理異常");
        return "catch return";
    }finally{
        System.out.println("做什麼都要帶上我");
    }
}

public static void main(String[] args){
    String s = processEx();
    System.out.println(s);
}

執行結果：

檢測是否有異常做什麼都要帶上我 try return

結論：執行順序是try……finally……return；和前面測試一樣無異常不進入catch塊。

異常情況 return

public static String processEx(){

    try{
        System.out.println("檢測是否有異常");
        float a = 1/0;
        System.out.println("出現異常後，我還可以執行嗎");
        return "try return";
    }catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
        System.out.println("處理異常");
        return "catch return";
    }finally{
        System.out.println("做什麼都要帶上我");
    }
}

public static void main(String[] args){
    String s = processEx();
    System.out.println(s);
}

執行結果：

檢測是否有異常處理異常做什麼都要帶上我 catch return java.lang.ArithmeticException: / by zero

結論：執行順序是try……catch……finally……return；和前面測試一樣，try塊異常後不在執行後續程式碼。

注意：細心點會發現，這兩個案例都不需要在finally中return。因為finally 六親不認啥都有它分，不建議在finally中return，如果要統一return，那麼可以在finally{} 後編寫。

throw在try和catch中的使用

public static String processEx() {

    try{
        System.out.println("檢測是否有異常");
        throw new Exception("隨便甩個鍋");
    }catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
        System.out.println("這鍋我不背");
        return "catch return";
    }finally{
        System.out.println("我也不背");
    }
}

public static void main(String[] args) {
    String s = processEx();
    System.out.println(s);
}

執行結果：

檢測是否有異常這鍋我不背我也不背 catch return java.lang.Exception: 隨便甩個鍋

結論：throw 類似return，有throw後不能再使用return；try只要產生異常，catch 都會嘗試捕獲處理，這個案例是剛好catch可以處理這個異常，所以不需要在方法宣告中往外拋異常，如果catch無法處理將無法通過編譯，必須要求在方法宣告中使用throws丟擲才行，這也體現了編譯時異常的好處。

更多的情況可以自行驗證！

4.自定義異常

異常三部曲：建立異常類、丟擲異常和處理異常（檢測（try）、捕獲和處理（catch）和結束（finally）），在自定義異常中講解。

建立異常類：對問題進行抽象，如：檔名大小限制異常

public class DemoException extends  Exception{
    // 因為爺爺（Throwable）做了序列化
    private static final long serialVersionUID = 1L;

    public DemoException(String massage,Throwable cause){
        // 最終是通過本地方法 fillInStackTrace(0) 來獲得堆疊資訊;
        super(massage,cause);
    }

    // 方便異常類使用
    public DemoException(String massage){
        super(massage,null);
    }
}

丟擲異常

// 丟擲異常
public static void testEx() throws DemoException {
    System.out.println("測試Demo異常");
    throw new DemoException("Demo異常");// 丟擲異常時附上的資訊
}

處理異常

public static void main(String[] args) {
    try{
        System.out.println("檢測是否有異常");
        testEx();
    }catch (DemoException e){
        e.printStackTrace();
        System.out.println("處理異常");
    }finally{
        System.out.println("我想體現我的價值");
    }
}

5.異常鏈

異常鏈顧名思義是串聯在一起的異常資訊。A異常拋給B，B處理了A異常然後丟擲了A1異常，C接到A1異常處理了A1然後丟擲了A2異常……。

舉個例子

public class TestDemo2 {

    public static void processEx() throws Throwable {

        try{
            System.out.println("檢測是否有異常");
            throw new Exception("隨便甩個鍋1");
        }catch (Exception e){
//            e.printStackTrace();
            System.out.println("處理異常：這鍋我不背");
            throw new Exception("隨便甩個鍋2").initCause(e);
        }finally{
            System.out.println("我也不背");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        try{
            processEx();
        }catch (Throwable e){
            e.printStackTrace();
//            e.getCause();
        }
    }
}