第八章-異常處理

第八章異常處理1第八章異常處理8.1異常概述

8.2異常類

8.3異常拋出

8.4異常的捕獲與處理

8.5異常處理的進一步討論

8.6提高與總結(jié)

28.1異常概述8.1.1異常的概念8.1.2異常處理機制

3

異常是方法代碼運行時出現(xiàn)的非正常狀態(tài)，這種非正常狀態(tài)使程序無法或不能再正常地繼續(xù)往下運行。一些常見的異常包括：數(shù)組下標越界、除數(shù)為零、內(nèi)存溢出、文件找不到等。這些異常事件發(fā)生后，會導致程序中斷，使程序無法或不能正常運行下去，出現(xiàn)返回錯誤的運行結(jié)果、死循環(huán)、死機、莫明其妙的終止等現(xiàn)象。8.1.1異常的概念4舉例（沒有例外處理的情況）1)classExceptionDivideBy0{2)staticvoidmethod(){

intx=0,z=10;

int

y=10/x;

System.out.println(“z=“+z);}publicstaticvoidmain(String[]args){method();

System.out.println("Aftermethod.");}11)}5Exceptioninthread"main"java.lang.ArithmeticException:/byzeroatExceptionDivideBy0.method(ExceptionDivideBy0.java:4)atExceptionDivideBy0.main(ExceptionDivideBy0.java:7)Pressanykeytocontinue...6具有例外處理的情況classExceptionDivideBy0{staticvoidmethod(){

intx=0,z=10;

try{

inty=10/x;

System.out.println(“z=“+z);

}catch(ArithmeticExceptione){

System.out.println("ArithmeticException");

}

System.out.println("Aftertry/catchblocks.");}publicstaticvoidmain(String[]args){method();

System.out.println("Aftermethod.");}}7ArithmeticExceptionAftertry/catchblocks.Aftermethod.Pressanykeytocontinue...88.1.2異常處理機制main()方法的棧結(jié)構(gòu)method()方法的棧結(jié)構(gòu)拋出異常對象傳遞順序遞捕獲處理異常調(diào)用順序用圖8-1方法的調(diào)用順序和異常的傳遞順序位于棧頂?shù)姆椒檎趫?zhí)行的方法方法調(diào)用的出發(fā)點98.1.2異常處理機制（續(xù)）

異常處理機制：當一個方法正常執(zhí)行完畢后，Java虛擬機會從調(diào)用棧中彈出該方法的棧結(jié)構(gòu)，然后繼續(xù)處理前一個方法。如果在執(zhí)行方法的過程中拋出異常，則Java虛擬機必須找到能處理異常的catch代碼塊。它首先檢查當前方法是否存在這樣的catch代碼塊，如果存在，那么就執(zhí)行該catch代碼塊；否則，Java虛擬機會從調(diào)用棧中彈出該方法的棧結(jié)構(gòu)，繼續(xù)到前一個方法中查找合適的catch代碼塊。108.1.2異常處理機制（續(xù)）

當Java虛擬機回溯到調(diào)用棧的底部方法時，如果仍然沒有找到處理該異常的代碼塊時，按下列步驟處理：⑴調(diào)用異常對象的printStackTrace()方法，打印來自方法調(diào)用棧的異常信息。⑵如果該線程不是主線程，那么終止這個線程，其他線程繼續(xù)正常運行。如果該線程是主線程，那么整個應用程序被終止。118.1.2異常處理機制（續(xù)）一般來說，一個異常處理應該完成以下三個工作（或稱三部曲）：⑴拋出異常：根據(jù)異常類型產(chǎn)生異常對象⑵捕獲異常⑶處理異常128.2異常類8.2.1異常類的分類8.2.2系統(tǒng)定義的異常類8.2.3用戶自定義的異常類8.2.4受檢查的異常和不受檢查的異常

138.2.1異常類的分類每個異常由類Throwable或者它的一個子類的實例表示。Throwable類是Object類的直接子類，其本身又有兩個直接子類：Error與Exception類。148.2.1異常類的分類ThrowableErrorExceptionRuntimeException缺省的例外處理程序由用戶捕獲或聲明并處理不做處理用戶自己產(chǎn)生的例外處理158.2.2系統(tǒng)定義的異常類系統(tǒng)定義的異常類有Error類、RuntimeException類和Exception類，它們分別代表某一類異常類型。Error類及其子類：表示災難性的、普通程序很難恢復的例外。一般情況下，程序員可不必理會這類異常，它們雖然很嚴重，但很少發(fā)生。168.2.2系統(tǒng)定義的異常類系統(tǒng)定義的異常類有Error類、RuntimeException類和Exception類，它們分別代表某一類異常類型。Error類及其子類：表示災難性的、普通程序很難恢復的異常。

如：NoClassDefFoundError（類定義沒找到異常）、NoSuchMethodError（調(diào)用不存在的方法異常）等。一般情況下，程序員可不必理會這類異常，它們雖然很嚴重，但很少發(fā)生。178.2.2系統(tǒng)定義的異常類(2)RuntimeException類及其子類：表示設計或?qū)崿F(xiàn)方面的問題。例如：ArithmeticException（算術(shù)運算異常）、ArrayIndexOutOfBoundsException（數(shù)組下標越界異常）、NullPointerException（空引用異常）等。一般情況下，這類例外通過程序員正確的設計和實現(xiàn)是可以避免的。188.2.2系統(tǒng)定義的異常類(3)Exception類及其非RuntimeException子類：表示運行時因環(huán)境的影響而引發(fā)的異常，例如：●IOException（輸入輸出異常）：在I/O操作失敗或者被中斷時引發(fā)。其子類包括：EOFException、FileNotFoundException、InterruptedIOException等?！馡nterruptedException（中斷異常）：當前等待或睡眠線程被其他線程中斷時引發(fā)。這類異常并非因設計或?qū)崿F(xiàn)引起，是無法避免的。但一般情況下，程序員應該提供相應的代碼捕捉和處理。198.2.3用戶自定義的異常類創(chuàng)建用戶自定義異常時，一般需要完成如下工作：⑴定義一個新的異常類，一般作為Throwable或Exception類的子類，不作為Error的子類。⑵為新的異常類定義屬性和方法，或隱藏父類的屬性和覆蓋父類的方法，使這些屬性和方法能夠體現(xiàn)該類所對應的錯誤信息。自定義異常類的格式為：classMyException

extends

Exception{…//定義新的成員變量…//定義構(gòu)造方法…//覆蓋原方法，或定義新方法}208.2.3用戶自定義的異常類其中，Exception類的屬性和方法。⑴異常類的構(gòu)造方法·publicException()創(chuàng)建新異常對象?！ublicException(Stringmessage)創(chuàng)建包含指定異常詳細消息的新異常對象。字符串參數(shù)message，描述異常對象的詳細消息?！ublicException(Throwablecause)創(chuàng)建包含指定原因的新異常對象。引用變量參數(shù)cause（原因），描述導致新異常對象拋出的異常對象?！ublicException(Stringmessage,Throwablecause)創(chuàng)建包含指定異常詳細消息和指定原因的新異常對象。218.2.3用戶自定義的異常類⑵異常類的方法·publicStringtoString()返回當前異常對象的簡短描述。格式為：“此異常的類名：異常的本地化描述”·publicStringgetMessage()返回描述當前異常對象的詳細消息字符串?！ublicvoidprintStackTrace()在屏幕上輸出當前異常對象使用堆棧的軌跡，即程序中先后調(diào)用了哪些方法，使得運行過程中產(chǎn)生了這個異常對象?！ublicThrowable

getCause()返回當前異常對象的原因（cause）；如果cause不存在或未知，則返回null。·publicThrowable

initCause(Throwablecause)將當前異常對象的原因（cause）初始化為指定值。22【例8-3】設計用戶自定義異常類。這樣，當出現(xiàn)計算負數(shù)的平方根時，可輸出提示信息：用戶自定義異常類名：輸入錯誤！。classMyExceptionClass

extendsException{doublex;//定義新的成員變量

MyExceptionClass(doublex){

super("輸入錯誤!"+"x="+x+"，當x的平方根為負數(shù)時引發(fā)了自定義異常。");

this.x=x;}publicStringtoString(){

return"MyExceptionClass:輸入錯誤!";}}23【例8-4】設計用戶自定義異常類。這樣，當出現(xiàn)小時不在0~23范圍之內(nèi)或分秒不在0~59范圍之內(nèi)的情況時，可輸出提示信息。classTimeExceptionextendsException{privateint

t,m,s;

TimeException(intt,intm,ints){super("時間設置錯誤!,當出現(xiàn)時分秒["+t+":"+m+":"+s+"]不在范圍內(nèi)時引發(fā)了自定義異常TimeException。");

this.t=t;

this.m=m;

this.s=s;}publicStringtoString(){return"TimeException:時間設置錯誤!["+t+":"+m+":"+s+"]";}}248.2.4受檢查的異常和不受檢查的異常⑴受檢查的異常（編譯時異常）：在程序中必須對其進行處理，否則編譯器會指出錯誤?！ぎ斠粋€方法中的代碼拋出一個受檢查的異常時，這個異?；蛘弑环椒ㄖ械膖ry-catch結(jié)構(gòu)捕獲，或者在方法的throws語句中聲明，并由它的調(diào)用者處理。兩者必選其一，否則編譯系統(tǒng)將給出錯誤信息?！ぞ幾g器檢查程序，保證所有受檢查的異常都被程序顯式地處理。ObjectThrowableErrorRuntimeExceptionException受檢查異常不受檢查異常子類子類子類圖8-3

受檢查的異常和不受檢查的異常258.2.4受檢查的異常和不受檢查的異常⑵不受檢查的異常：程序中可以不做處理，直接由運行時系統(tǒng)來處理?！@類異常，程序員可以捕捉或聲明拋出，但通?？梢圆患永頃?。268.3異常拋出8.3.1系統(tǒng)自動拋出的異常8.3.2throw語句拋出的異常

27Java應用程序在運行過程中如果出現(xiàn)一個可識別的錯誤，就會產(chǎn)生一個與該錯誤相對應的異常類對象。這個對象包含了異常的類型和錯誤出現(xiàn)時程序所處的狀態(tài)信息，該異常對象首先會交給Java虛擬機，由Java虛擬機來尋找具體的異常處理者。在Java中，把產(chǎn)生異常對象并將其交給Java虛擬機的過程稱為拋出異常。異常類不同，拋出異常的方法也不同，可分為：·系統(tǒng)自動拋出的異常。一般是系統(tǒng)定義的異常類?！hrow語句拋出的異常。一般是用戶自定義的異常類，也可以是系統(tǒng)定義的異常類。288.3.1系統(tǒng)自動拋出的異常Java程序運行過程中時，如果產(chǎn)生的錯誤是屬于系統(tǒng)定義異常類所對應的一個錯誤，那么，系統(tǒng)將自動拋出該類的異常對象。例如，在例8-1中，變量y除以0的算術(shù)運算，產(chǎn)生的錯誤對應著算術(shù)異常類ArithmeticException，屬于系統(tǒng)定義異常類。系統(tǒng)就會自動拋出ArithmeticException類異常對象。298.3.2throw語句拋出的異常異常既可以在發(fā)生異常情況時由運行系統(tǒng)引發(fā)，也可以在程序中用throw語句顯式引發(fā)。throw語句的一般格式如下：throw異常對象;用throw語句拋出異常的一般過程是：⑴指定或定義一個合適的異常類。⑵產(chǎn)生這個類的對象并立即用throw拋出它?！纠?-5】拋出不受檢查的異常舉例。小學生不會負數(shù)加法。當遇到負數(shù)加法時拋出異常對象。308.3.2throw語句拋出的異常classPrimaryAdd{publicdoubleadd(doublea,doubleb){

if(a<0||b<0)

thrownew

ArithmeticException("a<0||b<0"); returna+b; }}publicclassEx8_5{publicstaticvoidmain(String[]args){

PrimaryAdd

obj=newPrimaryAdd(); System.out.println("2+3="+obj.add(2,3)); System.out.println("-2+3="+obj.add(-2,3));}}31程序運行結(jié)果：2+3=5.0Exceptioninthread"main"java.lang.ArithmeticException:a<0||b<0atPrimaryAdd.add(Ex8_5.java:3)atEx8_5.main(Ex8_5.java:11)328.3.2throw語句拋出的異?！纠?-6】拋出受檢查的異常舉例。classPrimaryAdd{publicdoubleadd(doublea,doubleb){

if(a<0||b<0)thrownew

Exception("a<0||b<0"); returna+b;}}publicclassEx8_6{publicstaticvoidmain(String[]args){

PrimaryAdd

obj=newPrimaryAdd(); System.out.println("2+3="+obj.add(2,3)); System.out.println("-2+3="+obj.add(-2,3));}}不能通過編譯338.3.2throw語句拋出的異?！纠?.7】拋出受檢查的異常，并用throws子句聲明拋出classPrimaryAdd{publicdoubleadd(doublea,doubleb)throwsException{

if(a<0||b<0)thrownewException("a<0||b<0");returna+b;}}publicclassEx8_7{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{

PrimaryAdd

obj=newPrimaryAdd();System.out.println("2+3="+obj.add(2,3)); System.out.println("-2+3="+obj.add(-2,3));}}34程序運行結(jié)果：

2+3=5.0Exceptioninthread"main"java.lang.Exception:a<0||b<0atPrimaryAdd.add(Ex8_7.java:35)atEx8_7.main(Ex8_7.java:43)358.4異常的捕獲與處理8.4.1try/catch語句

8.4.2多異常的捕獲和處理

368.4.1try/catch語句當一個異常被拋出時，應該有專門的語句來接受這個被拋出的異常對象，這個過程被稱為捕獲異常。在Java程序里，異常的捕獲和處理語句是同時定義的。異常對象是通過try-catch-finally語句來捕捉和處理的。該語句的語法格式如下：378.4.1try/catch語句try{//try子句是一段可能發(fā)生異常的代碼，若發(fā)生異常，由catch子句捕獲并處理;}//不能有其它語句分隔catch(要處理的異常類型1異常引用變量){//異常類型1對象的異常處理代碼;}catch(要處理的異常類型2異常引用變量){//異常類型2對象的異常處理代碼;}…finally{//總是要執(zhí)行的代碼;}…//OtherStatements388.4.1try/catch語句一個異常被拋出后，try語句處理一般分三種情況：⑴try子句內(nèi)的語句沒有發(fā)生任何異常，如果沒有finally子句，那么跳過catch子句，直接執(zhí)行try語句后面的語句OtherStatements。⑵try子句內(nèi)的語句發(fā)生異常并被catch子句捕獲，將異常對象的引用值傳遞給catch子句的參數(shù)變量，中斷現(xiàn)有的流程，跳轉(zhuǎn)到該catch子句，執(zhí)行異常處理語句。如果catch子句沒有產(chǎn)生新的異常對象，執(zhí)行完catch子句后，如果沒有finally子句，就直接執(zhí)行try語句后面的OtherStatements語句。⑶try子句內(nèi)的語句發(fā)生異常，但是沒有被catch子句捕獲。398.4.1try/catch語句例8-8classPrimaryAdd{publicdoubleadd(doublea,doubleb){ try{

if(a<0||b<0)thrownewException("a<0||b<0"); }catch(Exceptione){

System.out.println("ishandlingthisExceptionobject.");

} returna+b; }}408.4.1try/catch語句publicclassEx8_8{publicstaticvoidmain(String[]args){

PrimaryAdd

obj=newPrimaryAdd(); System.out.println("2+3="+obj.add(2,3)); System.out.println("-2+3="+obj.add(-2,3));

System.out.println("endofEx8_8");}}程序運行結(jié)果：2+3=5.0ishandlingthisExceptionobject.-2+3=1.0endofEx8_8418.4.1try/catch語句例8-9classPrimaryAdd{publicdoubleadd(doublea,doubleb)throwsException{

if(a<0||b<0)thrownewException("a<0||b<0"); }

returna+b; }}428.4.1try/catch語句例8-9publicclassEx8_9{publicstaticvoidmain(String[]args){

PrimaryAdd

obj=newPrimaryAdd();

try{ System.out.println("2+3="+obj.add(2,3)); System.out.println("-2+3="+obj.add(-2,3));

}

catch(Exceptione){

System.out.println("mainishandlingthisExceptionobject.");

}

System.out.println("endofEx8_9");}}438.4.1try/catch語句例8-10【例8-10】在例8-3自定義異常類的基礎上，添加代碼，處理該異常。classMyExceptionClass

extendsException{doublex;//定義新的成員變量

MyExceptionClass(doublex){

super("輸入錯誤!"+"x="+x+"，當x的平方根為負數(shù)時引發(fā)了自定義異常。");

this.x=x;}publicStringtoString(){

return"MyExceptionClass:輸入錯誤!";}}448.4.1try/catch語句例8-10classSqrtCalculation{voidcalculate(doublex){

try{

if(x<0.0)thrownewMyExceptionClass(x);elseSystem.out.println(Math.sqrt(x));

}catch(MyExceptionClasse){

System.out.println("calculate()ishandlingthisMyExceptionClassobject.");

System.out.println("objectis"+e);

}

}}458.4.1try/catch語句例8-10publicclassEx8_10{publicstaticvoidmain(String[]args){

SqrtCalculation

obj=newSqrtCalculation();obj.calculate(-4);}}程序運行結(jié)果：calculate()ishandlingthisMyExceptionClassobject.objectisMyExceptionClass:輸入錯誤!468.4.2多異常的捕獲和處理try語句也允許有多個catch子句，每個catch子句可以捕獲一種類型的異常。每次執(zhí)行try語句時，至多只能有一個異常處理代碼被執(zhí)行。catch子句的排列應該是：先特殊，后一般或先子類，后父類，但只捕獲一次。即處理子類型異常的catch子句一定要放在處理超類型異常的catch子句之前，否則，處理子類型異常的處理代碼就沒有機會被執(zhí)行。478.4.2多異常的捕獲和處理classExceptionDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){try{

inta=args.length;

System.out.println("a="+a);

intb=42/a;int[]c={1};c[4]=99;}catch(ArithmeticExceptione){//捕獲算術(shù)運算異常

System.out.println("Divideby0:"+e);}catch(ArrayIndexOutOfBoundsExceptione){

System.out.println("Arrayindexoob:"+e);

}

System.out.println("Aftertry/catchblocks.");}}48命令行沒有輸入?yún)?shù)，所以args.length=0，進而a=0，引發(fā)除零異常。命令行輸入任意參數(shù)（如“abc”）后的運行結(jié)果是：

a=1java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException:4Aftertry/catchblocks.498.5異常處理的進一步討論8.5.1沒有捕獲的異常8.5.2catch子句拋出的異常8.5.3構(gòu)造方法拋出的異常8.5.4finally子句508.5.1沒有捕獲的異常當try子句發(fā)生異常時，如果沒有一個catch子句能夠捕捉到，則按下列步驟進行處理：⑴由外層try語句處理⑵由調(diào)用方法處理⑶由Java虛擬機執(zhí)行默認程序518.5.2catch子句拋出的異常try子句發(fā)生的異?？梢杂烧Z句中的某個catch子句捕捉處理，但在執(zhí)行catch子句內(nèi)的異常處理代碼時也可能再拋出新的異常。此時，原先的異常被遺棄，新的異常從try語句拋出并沿著方法調(diào)用棧反方向傳遞。該新異常或者由外層try語句的catch子句捕捉，或者由方法的調(diào)用者處理。528.5.3構(gòu)造方法拋出的異?！纠?-15】在例8-4自定義的TimeException類基礎上，對構(gòu)造方法拋出的異常進行異常處理。classTimeExceptionextendsException{privateint

t,m,s;

TimeException(intt,intm,ints){super("時間設置錯誤!,當出現(xiàn)時分秒["+t+":"+m+":"+s+"]不在范圍內(nèi)時引發(fā)了自定義異常TimeException。");

this.t=t;this.m=m;this.s=s;}publicStringtoString(){return"TimeException:時間設置錯誤!["+t+":"+m+":"+s+"]";}}538.5.3構(gòu)造方法拋出的異常classMyTime{privateinthour;//0~23privateintminute;//0~59privateintsecond;//0~59publicMyTime(int

h,int

m,ints)throwsTimeException{

if(h<0||h>=24||m<0||m>=60||s<0||s>=60){thrownewTimeException(h,m,s);}hour=h;minute=m;second=s;}}548.5.3構(gòu)造方法拋出的異常publicclassEx8_15{publicstaticvoidmain(String[]arg){

MyTimet; try{ t=newMyTime(11,69,10); }catch(TimeExceptione){

System.out.println("toString()is"+e.toString());

System.out.println("getMessage()is"+e.getMessage()); }

System.out.println("finish!");}}55程序運行結(jié)果：toString()isTimeException:時間設置錯誤![11:69:10]getMessage()is時間設置錯誤!,當出現(xiàn)時分秒[11:69:10]不在范圍內(nèi)時引發(fā)了自定義異常TimeException。finish!568.5.4finally子句只要離開try語句，都要先執(zhí)行finally子句。在try語句中，finally子句和catch子句至少出現(xiàn)一個。publicvoidoperateFile(){try{openfile;read/writefile;//可能拋出Exception異常

}catch(Exceptione){handleException;}finally{closefile;}}

578.5.4finally子句控制流離開try語句的情況可分為以下幾種：⑴try子句代碼正常執(zhí)行，沒有拋出異常；⑵try子句代碼執(zhí)行時拋出異常，但被catch子句捕捉處理；⑶try子句代碼執(zhí)行時拋出異常，但沒有catch子句能夠捕捉處理；⑷try子句代碼執(zhí)行時拋出異常，且被catch子句捕捉，但在執(zhí)行異常處理代碼時發(fā)生新的異常。588.6提高與總結(jié)8.6.1異常處理機制和編程方法總結(jié)8.6.2銀行取款的異常處理8.6.3職員年齡的異常處理598.6.1異常處理機制和編程方法總結(jié)Java語言采用面向?qū)ο蟮姆椒▉硖幚懋惓?。其異常處理機制是：⑴當方法執(zhí)行過程中出現(xiàn)錯誤而干擾了程序正常流程時，會拋出一個異常，即構(gòu)造出一個異常類的對象。⑵異常類對象代表當前出現(xiàn)的一個具體異常，該對象封裝了異常的有關(guān)信息。608.6.1異常處理機制和編程方法總結(jié)⑶Java虛擬機在方法調(diào)用棧中尋找能處理該異常的catch子句。它首先檢查當前方法是否存在這樣的catch子句，如果存在，那么就執(zhí)行該catch子句；否則，沿方法調(diào)用棧中調(diào)用順序的反方向，傳遞異常對象，尋找能處理該異常的catch子句。如果始終沒有這樣的catch子句，Java虛擬機打印方法調(diào)用棧的異常信息，終止當前線程。該異常處理機制對應的Java語句是：try-catche-finally語句。618.6.2銀行取款的異常處理【例8-17】在定義銀行類時，若取錢數(shù)大于余額則作為異常處理。

classInsufficientFundsExceptionextendsException{privateBankexcepbank;privatedoubleexcepAmount;

InsufficientFundsException(Bank

ba,doubledAmount){

excepbank=ba;

excepAmount=dAmount;}628.6.2銀行取款的異常處理publicStringtoString(){Stringstr="Thebalance"+excepbank.getbalance()+",Thewithdrawalwas"+excepAmount;returnstr;}}classBank{doublebalance;//余額

Bank(doubleb){balance=b;}638.6.2銀行取款的異常處理publicvoiddeposite(double

dAmount){//存錢

if(dAmount>0.0)balance+=dAmount;}publicvoidwithdrawal(double

dAmount)throwsInsufficientFundsException{if(balance<dAmount){thrownewInsufficientFundsException(this,dAmount);}balance=balance-dAmount;}publicdoublegetbalance(){//獲取余額

returnbalance;}}648.6.2銀行取款的異常處理publicclassEx8_17{publicstaticvoidmain(String[]args){ try{Bankba=newBank(50);ba.withdrawal(100);

System.out.println("Withdrawalsuccessful!");}catch(Exceptione){

System.out.println(e);}}}65程序運行結(jié)果：

Thebalance50.0,Thewithdrawalwas100.0668.6.3職員年齡的異常處理【例8-18】職員年齡異常。當職員的年齡大于60歲或小于18歲時作異常處理。classAgeGreater60ExceptionextendsException{privateEmployeeexcepEmployee;privateint

excepAge;publicAgeGreater60Exception(EmployeeexcepEmployee,int

excepAge){

super(excepEmploye