33、Java 异常掌握这些就够了（图解 Java 中的异常）

一、引出异常Exception

(1) 写代码会产生的错误

📝 写代码会遇到各种各样的错误
✏️ ① 语法错误会导致编译失败程序无法正常运行
✏️ ② 逻辑错误比如需要进行加法操作时不小心写成了减法操作
✏️ ③ 运行时错误程序运行过程中产生的意外会导致程序终止运行

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(2) 案例引出异常

❓ 写代码计算三个整数的和 ❓
❓ 若输入的是 null需要给出提示 ❓

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(sumThree(1, null, 3));
    }

    private static Integer sumThree(Integer n1, Integer n2, Integer n3) {
        if (n1 == null || n2 == null || n3 == null) {
            System.out.println("\n不能传入 null 值");
            return -1;
        }

        return n1 + n2 + n3;
    }
}

🍀 上面的代码实现了需求的功能但不好主要有以下三点
🍀 ① 错误提示太平淡了仅仅是打印了错误信息没有终止程序【假如有很多很多的代码且后面的代码会依赖该方法的返回值。该方法报错则后面的代码肯定也是错的既然后面的代码肯定是错的为啥还要执行呢❓】
🍀 ② 为了终止该方法中后面代码的执行必须给予返回值【返回值为多少比较合适呢❓ 给多少都不合适。返回值必须是 Integer 类型无论给什么值都有可能导致误解。没注意错误信息的人可能会以为 -1 就是三个数的和呐 ❗】
🍀 ③ 错误不够智能没有告知错误发生在哪一行【假如一个 java 文件中有1万行代码执行某一行出现错误的时候打印了错误信息但没有告知是哪一行出现了错误哪么排查错误的效率就降低了。】

🌼 Java 的异常机制可解决上面的全部问题
🌼 异常一般是红色提示一目了然
🌼 若开发者没有处理异常的话产生异常的时候后面的代码不会执行
🌼 产生异常后程序直接退出不用给返回值
🌼 异常会给一个用于定位错误行的链接点击即可定位到产生错误的哪一行

二、异常简介

(1) 异常介绍

📜 Java 中所有的错误和异常最终都继承自 java.lang.Throwable

✒️ The Throwable class is the superclass of all errors and exceptions in the Java language.【在 Java 语言中Throwable 类是所有的错误和异常的父类】
✒️ Throwable 是错误的祖宗 😊

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📜 检查型异常Check Exception【这类异常一般难以避免编译器会进行检查】

✒️ 如果开发者没有处理检查型异常编译器将会报错
✒️ 除了 Error 和 RuntimeException 之外的都是检查型异常

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📜 非检查型异常Uncheck Exception【这类异常一般是可以避免的编译器不会进行检查】

✒️ 如果开发者没有处理非检查型异常编译器也不会报错
✒️ Error 和 RuntimeException 都是非检查型异常

(2) 常见的检查型异常

🌼 下面的异常涉及到后期需要学习的知识如 IO 流、日期类、反射 …
🌼 了解一下这些异常知道检查型异常都直接继承自 Exception 没有走 RuntimeException 即可

① FileNotFoundException

FileNotFoundException: 文件找不到异常

② ParseException

ParseException: 解析异常

③ InterruptedException

InterruptedException: 中断异常

④ ClassNotFoundException

ClassNotFoundException: 类找不到异常

⑤ IllegalAccessException

IllegalAccessException: 没有权限访问构造方法
InstantiationException: 没有无参构造方法

(3) 常见的非检查型异常

🌼 下面的异常很常见需要知道其原因为什么会产生这种异常
🌼 了解一下这些异常知道非检查型异常继承自 RuntimeException 或 Error

① OutOfMemoryError【Error】

OutOfMemoryError: 内存溢出异常

public class UncheckException {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("start");

        // OutOfMemoryError超出内存错误
        long[] longs = new long[10_0000_0000];

        // 上面的代码抛出了异常, 下面的代码不会执行
        System.out.println("end");
    }
}

② StackOverflowError【Error】

StackOverflowError: 栈溢出异常

public class UncheckException {
    public static void main(String[] args) {
        // StackOverflowError: 栈溢出
        test();
    }

    private static void test() {
        // 递归方法调用自身
        test();
    }
}

③ NullPointerException【RuntimeException】

NullPointerException: 空指针异常

public class UncheckException {
    public static void main(String[] args) {
        String s = null;
        // NullPointerException: 空指针异常用 null 调用方法
        int len = s.length();
    }
}

④ NumberFormatException【RuntimeException】

NumberFormatException: 数字格式化异常

public class UncheckException {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            Integer.parseInt(): 把字符串转换为数字
            NumberFormatException: 数字格式化异常
            原因句子不能转换为数字
         */
        int i = Integer.parseInt("你点赞了吗");
    }
}

⑤ ArrayIndexOutOfBoundsException【RuntimeException】

ArrayIndexOutOfBoundsException: 数组索引越界异常

public class UncheckException {
    public static void main(String[] args) {
        int[] ints = new int[3];

        // ArrayIndexOutOfBoundsException: 数组越界异常
        System.out.println(ints[66]);
    }
}

⑥ ClassCastException【RuntimeException】

ClassCastException : 类型转换异常

public class UncheckException {
    public static void main(String[] args) {
        Object o = 3.14F;
        // ClassCastException 类型转换异常
        int i = (int) o;
    }
}

三、try-catch 处理异常

📜 程序产生了异常有个专业的术语抛出了异常
📜 无论是检查型异常还是非检查型异常只要开发者没有主动去处理它都会导致 Java 程序终止运行

📜 处理异常有2种方式

✒️ ① try-catch【捕获异常】
✒️ ② throws【往上抛异常】

(1) try-catch

📜 可能抛出异常的代码放try代码块中
📜 catch代码块用于捕获不同类型的异常并对异常做出处理

🌼 catch代码块中的代码不一定执行除非抛出了与之相应的相匹配的异常

📜 父类型异常必须写在子类型异常的后面否则会报错

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try-catch 处理异常的格式

public class TryCatch {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("不可能抛异常的代码1");
        try {
            // try 代码块中放可能抛异常的代码
            System.out.println("该行代码可能抛异常, 如果抛出了异常, 下面的一行代码不会被执行");
            System.out.println("如果上面的代码抛出了异常, 本行代码不执行");
        } catch (NullPointerException e) {
            // 当抛出【空指针异常】的时候会来到该代码块
            System.out.println("抛出了【空指针异常】");
        } catch (ClassCastException e) {
            // 当没有抛出【空指针异常】
            // 但抛出【类转换异常】的时候会来到该代码块
            System.out.println("抛出了【类转换异常】");
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            // 当没有抛出【空指针异常】和【类转换异常】
            // 但抛出【数组下标越界异常】的时候会来到该代码块
            System.out.println("抛出了【数组下标越界异常】");
        } catch (Throwable t) { // Throwable 是所有异常的父类, 只能放子异常的后面
            // 上面的异常没有抛出
            // 且的确抛出了异常, 会来到该代码块
            System.out.println("抛出了异常");
        }
        System.out.println("不可能抛异常的代码2");
    }
}

(2) Throwable 常用方法

看下面代码思考打印结果

public class TryCatch {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            long[] longs = new long[10_0000_0000];
        } catch (OutOfMemoryError e) {
            // output: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
            System.out.println("\n" + e);

            // output: Java heap space
            System.out.println(e.getMessage());

            // 红色字体, 带异常行定位控制台输出堆栈信息
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

🌼 直接打印异常对象【e】异常类型java.lang.OutOfMemoryError和异常信息Java heap space
🌼 打印异常对象【e】的 getMessage() 方法的返回值异常信息Java heap space

🌼 直接调用异常对象【e】的 printStackTrace() 方法 【常用】
🌼 有红色打印信息不代表程序退出了

(3) 一个 catch 捕获多种类型的异常

🌼 从 Java7 开始当个catch可以捕获多种类型的异常
🌼 如果并列的几个异常类型之间存在父子关系保留父类型即可
🌼 此时异常对象【e】是隐式 final 的

public class TryCatch {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println("啦啦啦");
            // 可能产生异常的代码
        } catch (OutOfMemoryError | NullPointerException | IndexOutOfBoundsException e) {
            // 产生 OutOfMemoryError 异常、NullPointerException 异常
            // 或 IndexOutOfBoundsException 异常的时候都会来到该代码块
            if (e instanceof OutOfMemoryError) {
                System.out.println(e);
            } else if (e instanceof NullPointerException) {
                System.out.println(e.getMessage());
            } else { // 是 IndexOutOfBoundsException 异常的时候
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

(4) Exercise

① 第1题

思考下面的代码的打印结果是什么

public class Exercise {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(1);
        Integer integer = new Integer("啦啦啦");
        // 上一行代码抛异常了, 程序终止, 下面的代码不会执行
        System.out.println(2);
    }
}

② 第2题

思考下面的代码的打印结果是什么

public class Exercise {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 6;
        try {
            // 6
            System.out.println(n++);
            Double d = new Double("哈哈哈");
            System.out.println(++n);
            System.out.println(d);
        } catch (NumberFormatException e) {
            e.printStackTrace();
            // 7
            System.out.println(n++);
        }
        // 8
        System.out.println(n);
    }
}

③ 第3题

思考下面的代码的打印结果是什么

public class Exercise {
    public static void main(String[] args) {
        int num = 1;
        Integer integer1 = new Integer("111");
        // 111
        System.out.println(num++ + --integer1);
        Integer integer2 = new Integer("嘻嘻嘻");
        System.out.println(integer1 + integer2);
    }
}

④ 第4题

思考下面的代码的打印结果是什么

public class Exercise {
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] ints = {111, null, 222};
        for (int integer : ints) {
            // 自动拆箱
            // ints[n].intValue();
            // 当 ints[n] 为 null 的时候就抛 NullPointerException 异常
            System.out.println(integer);
        }
        // output: 111
    }
}

(5) finally

✏️ try或catch代码块中的代码执行完毕后一定会执行finally代码块中的代码

✏️ finally可以和try-catch搭配使用也可以和try搭配使用

✏️ 作用在finally中编写关闭、释放资源的代码如关闭文件

---

finally 使用格式1

public class FinallyTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println(1);
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println(11);
        } finally {
            System.out.println(111);
        }
        
        /*
            output:
                1
                111
         */
    }
}

finally 使用格式2

public class FinallyTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println(222);
        } finally {
            System.out.println(555);
        }

        /*
            output:
                222
                555
         */
    }
}

---

往文件写数据的案例

public class FinallyTest {
    public static void main(String[] args) {
        String file = "C:\\Users\\34657\\Desktop\\fileTest.txt";
        PrintWriter pw = null;
        try {
            // 创建打印写入器类似打开文件
            pw = new PrintWriter(file);
            // 往文件中写入内容【愿你万事顺心】
            pw.write("愿你万事顺心");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 关闭文件资源
            assert pw != null;
            pw.close();
        }
    }
}

(6) finally 细节

✏️ 如果在执行 try 或 catch 的时候JVM 退出或当前线程被中断杀死finally 代码块不会执行

✏️ 如果在 try 或 catch 中使用了 return、break、continue 等提前结束的语句的话finally 会在 return、break、continue 之前执行

---

思考下面代码的执行结果

public class FinallyTest {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            try {
                System.out.println(i + "_try_1");
                // continue: 终止此次循环, 继续下次循环
                if (i == 2) continue;
                System.out.println(i + "_try_2");
            } finally {
                System.out.println(i + "_finally");
            }
        }
    }
} 

---

思考下面代码的执行结果

public class FinallyTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 3
        // 77
        // 11
        System.out.println(t());
    }

    private static int t() {
        try {
            new Integer("好");
            System.out.println(1);
            return 2;
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(3);
            return 11;
        } finally {
            System.out.println(77);
        }
    }
}

四、throws 处理异常

(1) throws

✒️ throws将异常抛给上层方法
✒️ main 方法通过 throws 把异常抛给 JVM 后程序会终止运行
✒️ 如果 throws 后面的异常类型存在父子关系保留父类型即可
✒️ 可以一部分异常通过 try-catch 处理一部分异常通过 throws 处理

---

public class ThrowsTest {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        // 通过 throws 把异常抛给 JVM
        m1();
    }

    private static void m1() throws ClassNotFoundException {
        // 通过 throws 把异常抛给上层方法
        m2();
    }

    private static void m2() throws ClassNotFoundException {
        // 通过 throws 把异常抛给上层方法
        m3();
    }

    private static void m3() throws ClassNotFoundException {
        // 通过 throws 把异常抛给上层方法
        Class.forName("com.oracle.gq.Hello.java");
    }
}

(2) throws 细节

✒️ 有继承关系的时候子类重写父类的方法抛出的异常不能大于父类方法抛出的异常必须是父类方法抛出的异常的子类型
✒️ 父类方法 throws 了异常子类重写父类的方法可以不 throws 异常
✒️ 父类方法没有 throws 异常则子类重写父类的方法一定不能 throws 异常

public class Person {
    public void test1() {
    }

    public void test2() throws IOException {
    }

    public void test3() throws IOException {
    }

    public void test4() throws IOException {
    }
}

class Student extends Person {

    // 父类的 test1 没有 throws 异常, 则子类重写父类的 test1 也不能 throws 异常
    @Override
    public void test1() {
    }

    // 父类的 test2 有 throws 异常, 但子类重写父类的 test2 可以不 throws 异常
    @Override
    public void test2() {
    }

    // 父类的 test3 抛出了 IOException 异常, 子类重写父类的 test3 可以抛出和父类一样的异常
    @Override
    public void test3() throws IOException {
    }

    // 父类的 test4 抛出了 IOException 异常, 子类重写父类的 test4 可以抛出父类异常的子异常
    @Override
    public void test4() throws FileNotFoundException {
    }
}

五、throw 主动抛出异常

📜 使用throw可以抛出一个新建的异常

🌼 问题比较严重的时候抛出检查型异常
🌼 问题不哪么严重的时候抛出非检查型异常

public class Person {
    public Person(String name) throws Exception {
        if (name == null || "".equals(name))
            // Exception 是检查型异常
            throw new Exception("name must not be empty.");
    }
}

class Student {
    public Student(String name) {
        if (name == null || name.length() == 0)
            // IllegalArgumentException 是非检查型异常
            throw new IllegalArgumentException("name must not be empty");
    }
}

六、自定义异常

(1) 自定义检查型异常

📖 若希望开发者重视这个异常、认真处理这个异常则自定义检查型异常
📖 创建一个类异常类并继承 Exception 即可创建一个自定义的检查型异常
📖 检查型异常使用起来比较麻烦相对非检查型异常来说

/**
 * @author 庆医
 * @describe 自定义检查型异常
 */
public class EmptyNameException extends Exception {
    public EmptyNameException() {
        super("name must not be empty!");
    }
}

---

(2) 自定义非检查型异常

📖 若不严格要求开发者去处理这个异常则定义为非检查型异常
📖 从创建一个类异常类并继承 RuntimeException 即可创建一个自定义的非检查型异常

/**
 * @author 庆医
 * @describe 自定义非检查型异常
 */
public class IllegalAgeException extends RuntimeException {
    public IllegalAgeException(int age) {
        super("The age you provided is " + age + " [年龄必须大于零]");
    }
}

---

使用自定义异常

public class Person {
    private int age;
    private String name;

    public Person(String name) throws EmptyNameException {
        if (name == null || "".equals(name))
            throw new EmptyNameException();
        this.name = name;
    }

    public Person(int age) {
        if (age < 1) {
            throw new IllegalAgeException(age);
        }
        this.age = age;
    }
}

七、使用异常的好处

🔑 将错误处理代码和普通代码区分开
🔑 可以将错误信息传播到调用堆栈中
🔑 可以对错误类型进行区分和分组

八、案例编写断言类

📖 断言assertion作用验证软件开发者对某一功能预期的结果

🌼 当程序执行到断言的位置时会对软件开发者希望测试的功能进行测试。若断言不为真程序会中止执行抛异常若断言为真不会抛异常直接往后执行。

🌼 下面的代码实现了一个简单的计算器类
🌼 用于计算两个数的和和计算两个数的商
🌼 当计算两个数的商的时候必须保证第二个参数不为零在此自定义异常类 DivideException 对第二个参数进行校验
🌼 考虑到 DivideException 异常类可能只在本类中使用不会被其他地方复用所以把它定义为静态嵌套类
🌼 博主认为除法运行的时候第二个参数若为零的话会非常严重所以把 DivideException 定义为了检查型异常

/**
 * @author 庆医
 * @describe 简单计算器用于测试断言类、静态嵌套类、自定义异常
 */
public class SimpleCalculator {
    private static int sum(int n1, int n2) {
        return n1 + n2;
    }

    private static double divide(double n1, double n2) throws DivideException {
        if (n2 == 0) throw new DivideException();
        return n1 / n2;
    }

    static class DivideException extends Exception {
        DivideException() {
            super("进行除法运算的时候, 第二个参不能为零");
        }
    }
}

🌼 如何测试上面的代码的正确性
🌼 您可能会像下面的代码一样调用方法并查看计算结果进行测试
🌼 这种测试方式是比较耗时和不高效的
🌼 业内比较专业的测试方式是使用断言类
🌼 调用断言类中的方法并输入您预期的结果作为参数。假如符合预期的结果不会抛异常代码继续往下走如果不符合预期的结果抛异常
🌼 下面就来写一个断言类【Asserts】

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // result is 7
        System.out.println("result is " + SimpleCalculator.sum(2, 5));
        try {
            double divResult = SimpleCalculator.divide(10, 2);
            // result is 5.0
            System.out.println("result is " + divResult);
        } catch (SimpleCalculator.DivideException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

---

(1) 版本1

断言类实现

/**
 * @author 庆医
 * @describe 断言类
 */
public class Asserts {
    /**
     * @param expression 预期结果表达式
     */
    public static void check(boolean expression) {
        if (expression) return;

        try {
            throw new Exception("测试未通过");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

测试断言类

/**
* @author 庆医
* @describe 测试断言类
*/
public class TestDemo {
   public static void main(String[] args) {
       Asserts.check(SimpleCalculator.sum(2, 5) == 7);

       // 抛异常测试未通过
       Asserts.check(SimpleCalculator.sum(2, 5) == 10);

       try {
           // 抛异常测试未通过
           Asserts.check(SimpleCalculator.divide(10, 2) == 20);
       } catch (SimpleCalculator.DivideException e) {
           e.printStackTrace();
       }
   }
}

🌼 好好琢磨一下代码如果您看不懂说明您前面的内容没有看明白

---

(2) 版本2

🌼 异常对象【e】的getStackTrace方法可以返回异常数组
🌼 哪些无意义的异常的索引是【0】
🌼 所以我们只需要打印索引是【1】的异常即可
🌼 System.err.println()可以打印红色字体

/**
 * @author 庆医
 * @describe 断言类避免无效打印
 */
public class Asserts {
    /**
     * @param expression 预期结果表达式
     */
    public static void check(boolean expression) {
        if (expression) return;

        try {
            throw new Exception("测试未通过");
        } catch (Exception e) {
            System.err.println(e.getStackTrace()[1]);
        }
    }
}

---

(3) 最终版

🌼 上面的代码还可进一步优化如下若看不明白说明您前面的内容没弄清楚

/**
 * @author 庆医
 * @describe 断言类避免无效打印
 */
public class Asserts {
    /**
     * @param expression 预期结果表达式
     */
    public static void check(boolean expression) {
        if (expression) return;
        System.err.println(new RuntimeException().getStackTrace()[1]);
    }
}

结束如有错误请不吝赐教