第6章 異常處理

第六章異常處理1【學習目標】1．了解什么是錯誤和異常。2．熟悉異常對象類型和異常處理機制。3．掌握異常處理的編程技術(shù)。4．能夠建立自己的異常類。2異常是導致程序中斷運行的一種指令流，如果不對異常進行正確的處理，則可能導致程序的中斷執(zhí)行，造成不必要的損失，所以在程序的設(shè)計中必須要考慮各種異常的發(fā)生，并正確地做好相應(yīng)的處理，這樣才能保證程序正常地執(zhí)行。在JAVA中一切的異常都秉著面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想，所有的異常都以類和對象的形式存在，除了JAVA中已經(jīng)提供的各種異常類外，用戶也可以根據(jù)需要定義自己的異常類。任何程序都可能存在問題。在程序?qū)嶋H的應(yīng)用中，可能存在大量的未知問題，所以在程序的開發(fā)中對于錯誤的處理是極其重要的。任何程序都很難做到百分百完美，所以程序開發(fā)中一定要對各種問題進行處理，而JAVA提供的異常處理機制可以幫用戶更好地解決這方面的問題。3在沒有異常處理的語言中如果要回避異常，就必須使用大量的判斷語句，配合所想到的錯誤狀況來捕捉程序中所有可能發(fā)生的錯誤。但為了捕捉這些錯誤，編寫出來的程序代碼經(jīng)常有大量的判斷語句，有時這樣也未必能捕捉到所有的錯誤，而且這樣做勢必導致程序運行效率的降低。JAVA的異常處理機制恰好改進了這一點。它具有易于使用、可自行定義異常類、處理拋出的異常同時又不會降低程序運行的速度等優(yōu)點。因而在JAVA程序設(shè)計時，應(yīng)充分地利用JAVA的異常處理機制，以增進程序的穩(wěn)定性及效率。46.1異常概述一、錯誤與異常根據(jù)錯誤性質(zhì)將運行錯誤分為兩類：錯誤和異常。

1．致命性的錯誤

如程序進入了死循環(huán)，或遞歸無法結(jié)束，或內(nèi)存溢出，這類現(xiàn)象稱為錯誤。

2．非致命性的異常

如運算時除數(shù)為0，或操作數(shù)超出數(shù)據(jù)范圍，或打開一個文件時，發(fā)現(xiàn)文件并不存在，或欲裝入的類文件丟失，或網(wǎng)絡(luò)連接中斷等，這類現(xiàn)象稱為異常。51．拋出異常當程序發(fā)生異常時，產(chǎn)生一個異常事件，生成一個異常對象，并把它提交給運行系統(tǒng)，再由運行系統(tǒng)尋找相應(yīng)的代碼來處理異常。這個過程稱為拋出(throw)一個異常。一個異常對象可以由Java虛擬機生成，也可以由運行的方法生成。2．捕獲異常異常拋出后，運行時系統(tǒng)從生成對象的代碼開始，沿方法的調(diào)用棧逐層回溯查找，直到包含相應(yīng)處理的方法，并把異常對象交給該方法為止，這個過程稱為捕獲(catch)一個異常。6

3．異常處理的類層次

Java通過錯誤類（Error）和異常類(Exception)來處理錯誤和異常，而它們都是Throwable類的子類，分別用來處理兩組異常。它們的層次結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。74．程序?qū)﹀e誤與異常的三種處理方式⑴

程序不能捕獲和處理的錯誤

Error類為錯誤類。⑵

程序應(yīng)避免而不捕獲的異常

對于運行時異常類（RuntimeException）,如數(shù)組越界等，無須使用try-catch-finally語句，這類異常應(yīng)通過程序調(diào)試盡量避免而不是去捕獲它。⑶

必須捕獲的異常

有些異常在編寫程序時是無法預料了，如文件沒找到異常、網(wǎng)絡(luò)通信失敗異常等。因此，為了保證程序的健壯性，Java要求必須對可能出現(xiàn)這些異常的代碼使用try-catch-finally語句，否則編譯無法通過。8常見的非運行時異常非運行時異常異常描述CloneNotsupportedException當試圖克隆一個沒有實現(xiàn)Cloneable接口的對象時拋出此異常InterruptedException當線程在很長一段時間內(nèi)一直處于正在等待、休眠或暫停狀態(tài)，而另一個線程用Thread類中的interrupt方法中斷它時拋出該異常ClassNotFoundException當程序使用Class類中的forName方法，或者ClassLoader類中的findSystemClass方法和loadClass方法試圖載入某個類而沒有找到時拋出此異常InstantiationException當要被實例化的類是抽象類或接口時拋出此異常IllegalAccessException當某個方法試圖載入其沒有權(quán)限訪問的類時拋出此異常NoSuchMethodException當某個特定的方法無法找到時拋出此異常IOException表示I/0操作時可能產(chǎn)生的各種異常9例6.1文件沒有找到異常類importjava.io.*;publicclassTry3{publicstaticvoidmain(Stringargs[])

{

FileInputStreamfis=newFileInputStream("auto.bat");

System.out.println("Icannotfoundthisfile!");

}}

105．常見的運行時異常類

下面介紹常見的異常類，它們都是RuntimeException的子類。

⑴算術(shù)異常ArithmeticException

⑵空指針異常NullPointerException

⑶類型強制轉(zhuǎn)換異常ClassCastException

⑷數(shù)組負下標異常NegativeArraySizeException

⑸數(shù)組下標越界異常ArrayIndexOutOfBoundsException11運行時異常異常描述ArrayStoreException試圖將錯誤類型的對象存儲到一個對象數(shù)組時拋出此異常ArithmeticException當出現(xiàn)異常的運算條件時拋出此異常，如整數(shù)除以零ClassCastException當兩個沒有所屬關(guān)系的類的實例進行類型轉(zhuǎn)換時拋出此異常IllegalArgumentException當不合法的變量或不適當?shù)膮?shù)被傳遞給方法時拋出此異常IndexOutOfBoundsException索引越界ArrayIndexOutOfBoundsException數(shù)組索引小于0或者超過數(shù)組的最大長度時拋出此異常StringIndexOutOfBoundsException字符串索引小于0或者超過數(shù)組的最大長度時拋出此異常NegativeArraySizeException如果試圖創(chuàng)建一個長度為負數(shù)的數(shù)組時拋出此異常NullPointerException當對象沒有實例化就試圖通過該對象的變量訪問它時拋出此異常SecurityException由安全管理器拋出的異常，指示存在安全侵犯UnsupportedOperationException當不支持請求的操作時，拋出該異常常見的運行時異常（這些異常，大家在編譯運行程序時，會經(jīng)常遇到，需要修改程序）126.2異常處理一、異常的產(chǎn)生以【例6.2】產(chǎn)生數(shù)組下標越界異常和除數(shù)為0異常為例引出異常的產(chǎn)生。例6.2產(chǎn)生數(shù)組下標越界異常和除數(shù)為0異常publicclassTry1{

publicstaticvoidmain(Stringargs[])

{

inti=0,j=0;

inta[]={5,6,7,8};

for(i=0;i<5;i++)

System.out.println("a["+i+"]="+a[i]); System.out.println(3/j);

}}13二、使用try-

catch-finally語句捕獲和處理異常

在Java的異常處理機制中，提供了try-catch-finally語句來捕獲和處理一個或多個異常，語法格式如下：

try

{

<語句1>

}

catch（ExceptionType1e）

{

<語句2>

}…

finally

{

<語句3>

}14

其中，<語句1>是可能產(chǎn)生異常的代碼；<語句2>是捕獲某種異常對象時進行處理的代碼，ExceptionType1代表某種異常類，e為相應(yīng)的對象；<語句3>是其后必須執(zhí)行的代碼，無論是否捕獲到異常。catch語句可以有一個或多個，但至少要有一個catch語句，finally語句可以省略。try-catch-finally語句的作用是，當try語句中的代碼產(chǎn)生異常時，根據(jù)異常的不同，由不同catch語句中的代碼對異常進行捕獲并處理；如果沒有異常，則catch語句不執(zhí)行；而無論是否捕獲到異常都必須執(zhí)行finally中的代碼。15例6.3異常捕獲和處理publicclassTry2{

publicstaticvoidmain(Stringargs[]){

inti=0;

inta[]={5,6,7,8};

for(i=0;i<5;i++){

try{

System.out.println("a["+i+"]="+a[i]);

}

catch(ArrayIndexOutOfBoundsExceptione){

System.out.println("數(shù)組下標越界異常！");

}

finally{

System.out.println("fianllyi="+i);

}

}

}}16⑴try語句try語句大括號{}中的這段代碼可能會拋出一個或多個異常。也就是說，當某段代碼在運行時可能產(chǎn)生異常的話，需要使用try語句來試圖捕獲這些異常。通過這個例子我們再來深入討論try-catch-finally語句，以及使用時要注意的問題。17⑵catch語句 ExceptionDemo6.javacatch語句的參數(shù)類似于方法的聲明，包括一個異常類型和一個異常對象。

catch語句可以有多個，分別處理不同類型的異常。Java運行時系統(tǒng)從上向下分別對每個catch語句處理的異常類型進行檢測，直到找到與類型相匹配的catch語句為止。

如果程序產(chǎn)生的異常和所有catch的處理的異常都不匹配，則這個異常將由Java虛擬機捕獲并處理，此時與不使用try-catch-finally語句是一樣的，這顯然也不是我們所期望的結(jié)果。因此一般在使用catch語句時，最后一個將捕獲Exception這個所有異常的超類，從而保證異常由對象自身來捕獲和處理。也就是，一般先安排子類，再安排父類，否則編譯時編譯器會提示錯誤。18⑶finally語句try所限定的代碼中，當拋出一個異常時，其后的代碼不會被執(zhí)行。通過finally語句可以指定一塊代碼，無論try所指定的程序塊中是否拋出異常，也無論catch語句的異常類型是否與所拋出的異常的類型一致，finally所指定的代碼都要被執(zhí)行，它提供了統(tǒng)一的出口。該語句是可以省略的。196.3拋出異常一、使用throw語句拋出異常

使用throw語句拋出異常，格式如下：

throw<異常對象>

其中，throw是關(guān)鍵字，<異常對象>是創(chuàng)建的異常類對象。20例6.4拋出異常publicclassTry5{

publicvoidrun(bytek){

bytey=1,i=1;

System.out.print(k+"!=");//不換行輸出

for(i=1;i<=k;i++){

try{

if(y>Byte.MAX_VALUE/i)//Integer類的常量，表示最大值

thrownewException("overflow");//溢出時拋出異常

else

y=(byte)(y*i);

}

catch(Exceptione)

{21

System.out.println("exception:"+e.getMessage());

e.printStackTrace();//顯示異常信息

System.exit(0);

}

}

System.out.println(y);

}

publicstaticvoidmain(Stringargs[])

{

Try5a=newTry5();

for(bytei=1;i<10;i++)

a.run(i);

}}22

⑴拋棄異常的方法在方法聲明中，添加throws（拋棄）子句表示該方法將拋出異常。

帶有throws子句的方法的聲明格式如下：[<修飾符>]<返回值類型><方法名>([<參數(shù)列表>])[throws<異常類>]

其中，throws是關(guān)鍵字，<異常類>是方法要拋出的異常類，可以聲明多個異常類，用逗號隔開。

注意：將throws子句與throws在語法和使用上要加以區(qū)別。⑵由調(diào)用方法處理異常

由一個方法拋棄異常后，系統(tǒng)將異常向上傳播，由調(diào)用它的方法來處理這些異常。剛才的例題，我們也可以用拋棄異常的方法來處理，Try6.java二、拋棄異常的方法與調(diào)用方法處理異常23例6.5拋出異常的方法與調(diào)用方法處理異常publicclassTry6{

publicvoidcalc(bytek)throwsException{

//拋出異常

bytey=1,i=1;

System.out.print(k+"!=");

for(i=1;i<=k;i++){

try{

if(y>Byte.MAX_VALUE/i)

//Integer類的常量，表示最大值

thrownewException("overflow");

//溢出時拋出異常

else

y=(byte)(y*i);

}

catch(Exceptione){

System.out.println("exception:"+e.getMessage());

e.printStackTrace();

System.exit(0);

}

}24

System.out.println(y);

}

publicvoidrun(bytek){//捕獲并處理異常

try{

calc(k);

}

catch(Exceptione){

System.out.println("exception:"+e.getMessage());

e.printStackTrace();

System.exit(0);

}

}

publicstaticvoidmain(Stringargs[]){

Try6a=newTry6();

for(bytei=1;i<10;i++)

a.run(i);

}}25三、由方法拋出異常交系統(tǒng)處理

對于程序中需要處理的異常，一般編寫try-catch-finally語句捕獲并處理；而對于程序中無法處理必須由系統(tǒng)處理的異常，可以使用throw語句在方法中拋出異常交系統(tǒng)處理。26

例如，我們也可以自己根據(jù)編程的需要，拋出異常，并捕獲處理。publicclassDemo1{

//異常用法舉例

staticinta,b,c;

publicstaticvoidmain(Stringargs[]){

try{

a=100;

b=Integer.parseInt(args[0]);

if(b==13)

throw(newArithmeticException());//方法中拋出異常

c=a/b;

System.out.println("a/b="+c);

}

catch(ArrayIndexOutOfBoundsExceptione){

System.out.println("沒有命令行第一個參數(shù)");}

catch(ArithmeticExceptione){

System.out.println("算數(shù)運算錯誤");}

}}276.4自定義異常類

雖然Java已經(jīng)預定義了很多異常類，但有的情況下，程序員不僅需要自己拋出異常，還要創(chuàng)建自己的異常類。這時可以通過創(chuàng)建Exception的子類來定義自己的異常類。28Java異常類體系中不包含所需要的異常類型。用戶需要將自己所提供類的異常與其他人提供的異常進行區(qū)分。類中將多次拋出這種類型的異常。如果使用其它程序包中定義的異常類，將影響程序包的獨立性與自包含性。下面給出一些原則，提示讀者何時需要自己定義異常類。滿足下列任何一種或多種情況就應(yīng)該考慮自己定義異常類。29Throwable定義的幾個常用方法方法描述ThrowablefillStackTrace()返回一個包含完整堆棧軌跡的Throwable對象，該對象可能被再次引發(fā)StringgetLocalizedMessage()返回一個異常的局部描述StringgetMessage()返回一個異常的描述voidprintStackTrace()顯示堆棧軌跡voidprintStackTrace(PrintStreams)把堆棧軌跡輸出到指定的輸出流voidprintStackTrace(PrintWriters)把堆棧軌跡輸出到指定的PrintWriterStringtoString()返回此異常的簡短描述30例6.6自定義異常類 MyException.javaclassMyExceptionextendsException//自定義異常類{

MyException(){}

MyException(Stringmsg)

{

super(msg);}}classUsingMyException//拋出異常類{

Voidf()throwsMyException

{

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

thrownewMyException();

}

Voidg()throwsMyException

{

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

thrownewMyException("originateding()");

}}31publicclassTestMyException//捕獲并處理異常{

publicstaticvoidmain(Stringargs[]){

UsingMyExceptionm=newUsingMyException();//創(chuàng)建自定義異常類對象

try{

m.f();

}

catch(MyExceptione){

e.printStackTrace();

}

try{

m.g();

}

catch(MyExceptione){

e.printStackTrace();

}

}}326.5項目拓展編寫一個程序，對數(shù)組下標越界的異常進行捕捉和處理，操作方法如下。（1）打開“記事本”軟件，鍵入如下的程序內(nèi)容：33publicclassShuzuyichang{

publicstaticvoidmain(Stringargs[]){

int[]nums=newint[10];

for(inti=0;i<=10;i++){

try{

nums[i]=i+1;}

catch(ArrayIndexOutOfBoundsExceptione){

System.out.println("數(shù)組下標越界，產(chǎn)生異常："+e);

}

finally{

if(i<10)

System.out.println("i="+i+"，"+"nums[i]="+nums[i]);

}

}

}}34（2）在上面的程序中，定義的數(shù)組范圍是number[0]～number[9]，當i循環(huán)到10的時候，數(shù)組越界，產(chǎn)生異常。在Exception類的所有子類中都