今日內容介紹：
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掌握異常概述
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理解異常的基礎操作以及最簡單的捕獲處理
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理解多異常捕獲處理
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理解宣告丟擲異常
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掌握自定義異常
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掌握異常處理注意事項
異常
什麼是異常？Java程式碼在執行時期發生的問題就是異常。
在Java中，把異常資訊封裝成了一個類。當出現了問題時，就會建立異常類物件並丟擲異常相關的資訊（如異常出現的位置、原因等）。
異常的繼承體系
在Java中使用Exception類來描述異常。
檢視API中Exception的描述，Exception 類及其子類是 Throwable 的一種形式，它用來表示java程式中可能會產生的異常，並要求對產生的異常進行合理的異常處理。
繼續觀察，我們可以發現Exception有繼承關係，它的父類是Throwable。Throwable是Java 語言中所有錯誤或異常的超類，即祖宗類。
另外，在異常Exception類中，有一個子類要特殊說明一下，RuntimeException子類，RuntimeException及其它的子類只能在Java程式執行過程中出現。
我們再來觀察Throwable類，能夠發現與異常Exception平級的有一個Error，它是Throwable的子類，它用來表示java程式中可能會產生的嚴重錯誤。解決辦法只有一個，修改程式碼避免Error錯誤的產生。
異常繼承體系總結：
Throwable: 它是所有錯誤與異常的超類（祖宗類） |- Error 錯誤 |- Exception 編譯期異常,進行編譯JAVA程式時出現的問題 |- RuntimeException 執行期異常, JAVA程式執行過程中出現的問題
異常與錯誤的區別
異常：指程式在編譯、執行期間發生了某種異常(XxxException)，我們可以對異常進行具體的處理。若不處理異常，程式將會結束執行。
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異常的產生演示如下：
public static void main(String[] args) { int[] arr = new int[3]; System.out.println(arr[0]); System.out.println(arr[3]); // 該句執行時發生了陣列索引越界異常ArrayIndexOutOfBoundsException，由於沒有處理異常，導致程式無法繼續執行，程式結束。 System.out.println("over"); // 由於上面程式碼發生了異常，此句程式碼不會執行 }
錯誤：指程式在執行期間發生了某種錯誤(XxxError)，Error錯誤通常沒有具體的處理方式，程式將會結束執行。Error錯誤的發生往往都是系統級別的問題，都是jvm所在系統發生的，並反饋給jvm的。我們無法針對處理，只能修正程式碼。
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錯誤的產生演示如下：
public static void main(String[] args) { int[] arr = new int[1024*1024*100]; //該句執行時發生了記憶體溢位錯誤OutOfMemoryError，開闢了過大的陣列空間，導致JVM在分配陣列空間時超出了JVM記憶體空間，直接發生錯誤。 }
異常的產生過程解析
先執行下面的程式，程式會產生一個陣列索引越界異常ArrayIndexOfBoundsException。我們通過圖解來解析下異常產生的過程。
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工具類
class ArrayTools{ //對給定的陣列通過給定的角標獲取元素。 public static int getElement(int[] arr,int index) { int element = arr[index]; return element; } }
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測試類
class ExceptionDemo2 { public static void main(String[] args) { int[] arr = {34,12,67}; int num = ArrayTools.getElement(arr,4) System.out.println("num="+num); System.out.println("over"); } }
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上述程式執行過程圖解：
丟擲異常throw
在編寫程式時，我們必須要考慮程式出現問題的情況。比如，在定義方法時，方法需要接受引數。那麼，當呼叫方法使用接受到的引數時，首先需要先對引數資料進行合法的判斷，資料若不合法，就應該告訴呼叫者，傳遞合法的資料進來。這時需要使用丟擲異常的方式來告訴呼叫者。
在java中，提供了一個throw關鍵字，它用來丟擲一個指定的異常物件。那麼，丟擲一個異常具體如何操作呢？
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1,建立一個異常物件。封裝一些提示資訊(資訊可以自己編寫)。
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2,需要將這個異常物件告知給呼叫者。怎麼告知呢？怎麼將這個異常物件傳遞到呼叫者處呢？通過關鍵字throw就可以完成。throw 異常物件；
throw用在方法內，用來丟擲一個異常物件，將這個異常物件傳遞到呼叫者處，並結束當前方法的執行。
使用格式：
throw new 異常類名(引數);
例如：
throw new NullPointerException("要訪問的arr陣列不存在");
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("該索引在陣列中不存在，已超出範圍");
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下面是異常類ArrayIndexOutOfBoundsException與NullPointerException的構造方法
學習完丟擲異常的格式後，我們通過下面程式演示下throw的使用。
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編寫工具類，提供獲取陣列指定索引處的元素值
class ArrayTools{ //通過給定的陣列，返回給定的索引對應的元素值。 public static int getElement(int[] arr,int index) { /* 若程式出了異常，JVM它會打包異常物件並丟擲。但是它所提供的資訊不夠給力。想要更清晰，需要自己丟擲異常資訊。 下面判斷條件如果滿足，當執行完throw丟擲異常物件後，方法已經無法繼續運算。這時就會結束當前方法的執行，並將異常告知給呼叫者。這時就需要通過異常來解決。 */ if(arr==null){ throw new NullPointerException("arr指向的陣列不存在"); } if(index<0 || index>=arr.length){ throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("錯誤的角標，"+index+"索引在陣列中不存在"); } int element = arr[index]; return element; } }
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測試類
class ExceptionDemo3 { public static void main(String[] args) { int[] arr = {34,12,67}; //建立陣列 int num = ArrayTools.getElement(null,2);// 呼叫方法，獲取陣列中指定索引處元素 //int num = ArrayTools.getElement(arr,5);// 呼叫方法，獲取陣列中指定索引處元素 System.out.println("num="+num);//列印獲取到的元素值 } }
宣告異常throws
宣告：將問題標識出來，報告給呼叫者。如果方法內通過throw丟擲了編譯時異常，而沒有捕獲處理（稍後講解該方式），那麼必須通過throws進行宣告，讓呼叫者去處理。
宣告異常格式：
修飾符返回值型別方法名(引數) throws 異常類名1,異常類名2… { }
宣告異常的程式碼演示：
class Demo{ /* 如果定義功能時有問題發生需要報告給呼叫者。可以通過在方法上使用throws關鍵字進行宣告。 */ public void show(int x)throws Exception { if(x>0){ throw new Exception(); } else { System.out.println("show run"); } } }
throws用於進行異常類的宣告，若該方法可能有多種異常情況產生，那麼在throws後面可以寫多個異常類，用逗號隔開。
多個異常的情況，例如: public static int getElement(int[] arr,int index) throws NullPointerException, ArrayIndexOutOfBoundsException { if(arr==null){ throw new NullPointerException("arr指向的陣列不存在"); } if(index<0 || index>=arr.length){ throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("錯誤的角標，"+index+"索引在陣列中不存在"); } int element = arr[index]; return element; }
捕獲異常try…catch…finally
捕獲：Java中對異常有針對性的語句進行捕獲，可以對出現的異常進行指定方式的處理
捕獲異常格式：
try { //需要被檢測的語句。 } catch(異常類變數) { //引數。 //異常的處理語句。 } finally { //一定會被執行的語句。 }
try：該程式碼塊中編寫可能產生異常的程式碼。
catch：用來進行某種異常的捕獲，實現對捕獲到的異常進行處理。
finally：有一些特定的程式碼無論異常是否發生，都需要執行。另外，因為異常會引發程式跳轉，導致有些語句執行不到。而finally就是解決這個問題的，在finally程式碼塊中存放的程式碼都是一定會被執行的。
演示如下：
class ExceptionDemo{ public static void main(String[] args){ //throws ArrayIndexOutOfBoundsException try { int[] arr = new int[3]; System.out.println( arr[5] );// 會丟擲ArrayIndexOutOfBoundsException 當產生異常時，必須有處理方式。要麼捕獲，要麼宣告。 } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) { //括號中需要定義什麼呢？try中丟擲的是什麼異常，在括號中就定義什麼異常型別。 System.out.println("異常發生了"); } finally { arr = null; //把陣列指向null，通過垃圾回收器，進行記憶體垃圾的清除 } System.out.println("程式執行結果"); } }
try…catch…finally異常處理的組合方式
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try catch finally組合：檢測異常，並傳遞給catch處理，並在finally中進行資源釋放。
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try catch組合 : 對程式碼進行異常檢測，並對檢測的異常傳遞給catch處理。對異常進行捕獲處理。
void show(){ //不用throws try{ throw new Exception();//產生異常，直接捕獲處理 }catch(Exception e){ //處理方式 } }
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一個try 多個catch組合 : 對程式碼進行異常檢測，並對檢測的異常傳遞給catch處理。對每種異常資訊進行不同的捕獲處理。
void show(){ //不用throws try{ throw new Exception();//產生異常，直接捕獲處理 }catch(XxxException e){ //處理方式 }catch(YyyException e){ //處理方式 }catch(ZzzException e){ //處理方式 } }
注意:這種異常處理方式，要求多個catch中的異常不能相同，並且若catch中的多個異常之間有子父類異常的關係，那麼子類異常要求在上面的catch處理，父類異常在下面的catch處理。
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try finally 組合: 對程式碼進行異常檢測，檢測到異常後因為沒有catch，所以一樣會被預設jvm丟擲。異常是沒有捕獲處理的。但是功能所開啟資源需要進行關閉，所有finally。只為關閉資源。
void show(){//需要throws try{ throw new Exception(); }finally { //釋放資源 } }
執行時期異常
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RuntimeException和他的所有子類異常,都屬於執行時期異常。NullPointerException,ArrayIndexOutOfBoundsException等都屬於執行時期異常.
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執行時期異常的特點:
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方法中丟擲執行時期異常,方法定義中無需throws宣告,呼叫者也無需處理此異常
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執行時期異常一旦發生,需要程式人員修改原始碼.
class ExceptionDemo{ public static void main(String[] args){ method(); } public static void method(){ throw new RuntimeException(); } }
異常在方法重寫中細節
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子類覆蓋父類方法時，如果父類的方法宣告異常，子類只能宣告父類異常或者該異常的子類，或者不宣告。
例如： class Fu { public void method () throws RuntimeException { } } class Zi extends Fu { public void method() throws RuntimeException { } //丟擲父類一樣的異常 //public void method() throws NullPointerException{ } //丟擲父類子異常 }
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當父類方法宣告多個異常時，子類覆蓋時只能宣告多個異常的子集。
例如： class Fu { public void method () throws NullPointerException, ClassCastException{ } } class Zi extends Fu { public void method()throws NullPointerException, ClassCastException { } public void method() throws NullPointerException{ } //丟擲父類異常中的一部分 public void method() throws ClassCastException { } //丟擲父類異常中的一部分 }
- 當被覆蓋的方法沒有異常宣告時，子類覆蓋時無法宣告異常的。
例如： class Fu { public void method (){ } } class Zi extends Fu { public void method() throws Exception { }//錯誤的方式 }
舉例：父類中會存在下列這種情況，介面也有這種情況
問題：介面中沒有宣告異常，而實現的子類覆蓋方法時發生了異常，怎麼辦？
答：無法進行throws宣告，只能catch的捕獲。萬一問題處理不了呢？catch中繼續throw丟擲，但是隻能將異常轉換成RuntimeException子類丟擲。
interface Inter { public abstract void method(); } class Zi implements Inter { public void method(){ //無法宣告 throws Exception int[] arr = null; if (arr == null) { //只能捕獲處理 try{ throw new Exception("哥們，你定義的陣列arr是空的!"); } catch(Exception e){ System.out.println("父方法中沒有異常丟擲，子類中不能丟擲Exception異常"); //我們把異常物件e，採用RuntimeException異常方式丟擲 throw new RuntimeException(e); } } } }
異常中常用方法
在Throwable類中為我們提供了很多操作異常物件的方法，常用的如下：
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getMessage方法：返回該異常的詳細資訊字串，即異常提示資訊
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toString方法：返回該異常的名稱與詳細資訊字串
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printStackTrace：在控制檯輸出該異常的名稱與詳細資訊字串、異常出現的程式碼位置
異常的常用方法程式碼演示：
try { Person p= null; if (p==null) { throw new NullPointerException("出現空指標異常了，請檢查物件是否為null"); } } catch (NullPointerException e) { String message = e.getMesage(); System.out.println(message ); String result = e.toString(); System.out.println(result); e.printStackTrace(); }
自定義異常
在上述程式碼中，發現這些異常都是JDK內部定義好的，並且這些異常不好找。書寫時也很不方便，那麼能不能自己定義異常呢？
之前的幾個異常都是java通過類進行的描述。並將問題封裝成物件，異常就是將問題封裝成了物件。這些異常不好認，書寫也很不方便，能不能定義一個符合我的程式要求的異常名稱。既然JDK中是使用類在描述異常資訊，那麼我們也可以模擬Java的這種機制，我們自己定義異常的資訊，異常的名字，讓異常更符合自己程式的閱讀。準確對自己所需要的異常進行類的描述。
自定義異常類的定義
通過閱讀異常原始碼：發現java中所有的異常類，都是繼承Throwable，或者繼承Throwable的子類。這樣該異常才可以被throw丟擲。
說明這個異常體系具備一個特有的特性：可拋性：即可以被throw關鍵字操作。
並且查閱異常子類原始碼，發現每個異常中都呼叫了父類的構造方法，把異常描述資訊傳遞給了父類，讓父類幫我們進行異常資訊的封裝。
例如NullPointerException異常類原始碼：
public class NullPointerException extends RuntimeException { public NullPointerException() { super();//呼叫父類構造方法 } public NullPointerException(String s) { super(s);//呼叫父類具有異常資訊的構造方法 } }
現在，我們來定義個自己的異常，即自定義異常。
格式：
Class 異常名 extends Exception{ //或繼承RuntimeException public 異常名(){ } public 異常名(String s){ super(s); } }
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自定義異常繼承Exception演示
class MyException extends Exception{ /* 為什麼要定義建構函式，因為看到Java中的異常描述類中有提供對異常物件的初始化方法。 */ public MyException(){ super(); } public MyException(String message) { super(message);// 如果自定義異常需要異常資訊，可以通過呼叫父類的帶有字串引數的建構函式即可。 } }
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自定義異常繼承RuntimeException演示
class MyException extends RuntimeException{ /* 為什麼要定義建構函式，因為看到Java中的異常描述類中有提供對異常物件的初始化方法。 */ MyException(){ super(); } MyException(String message) { super(message);// 如果自定義異常需要異常資訊，可以通過呼叫父類的帶有字串引數的建構函式即可。 } }
自定義異常的練習
定義Person類，包含name與age兩個成員變數。
在Person類的有引數構造方法中，進行年齡範圍的判斷，若年齡為負數或大於200歲，則丟擲NoAgeException異常，異常提示資訊"年齡數值非法"。
要求：在測試類中，呼叫有引數構造方法，完成Person物件建立，並進行異常的處理。
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自定義異常類
class NoAgeException extends Exception{ NoAgeException() { super(); } NoAgeException(String message) { super(message); } }
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Person類
class Person{ private String name; private int age; Person(String name,int age) throws NoAgeException { //加入邏輯判斷。 if(age<0 || age>200) { throw new NoAgeException(age+",年齡數值非法"); } this.name = name; this.age = age; } //定義Person物件對應的字串表現形式。覆蓋Object中的toString方法。 public String toString() { return "Person[name="+name+",age="+age+"]"; } }
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測試類
class ExceptionDemo{ public static void main(String[] args) { try { Person p = new Person("xiaoming",20); System.out.println(p); } catch (NoAgeException ex){ System.out.println("年齡異常啦"); } System.out.println("over"); } }
總結一下，建構函式到底丟擲這個NoAgeException是繼承Exception呢？還是繼承RuntimeException呢？
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繼承Exception，必須要throws宣告，一宣告就告知呼叫者進行捕獲，一旦問題處理了呼叫者的程式會繼續執行。
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繼承RuntimeExcpetion,不需要throws宣告的，這時呼叫是不需要編寫捕獲程式碼的，因為呼叫根本就不知道有問題。一旦發生NoAgeException，呼叫者程式會停掉，並有jvm將資訊顯示到螢幕，讓呼叫者看到問題，修正程式碼。