Java程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課件 第8章 異常處理

第八章異常處理8.1異常處理基礎(chǔ)8.2異常處理語(yǔ)法8.3自定義異常類本章小結(jié)

8.1異常處理基礎(chǔ)

所謂異常，就是程序運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的一些不正常、錯(cuò)誤的情況。例如，試圖打開一個(gè)根本不存在的文件、類型轉(zhuǎn)換失敗、數(shù)據(jù)庫(kù)連接異常等，異常處理機(jī)制將會(huì)改變程序的控制流程，讓程序有機(jī)會(huì)對(duì)錯(cuò)誤做出處理。沒(méi)有異常處理機(jī)制的編程語(yǔ)言，對(duì)程序可能出現(xiàn)的異常情況，往往是用很多if-else的分支語(yǔ)句來(lái)盡可能地預(yù)知可能發(fā)生的情況，保證程序的容錯(cuò)性。但是由于我們需要預(yù)測(cè)的可能性太多，代碼將會(huì)劇增，程序?qū)⒆兊脧?fù)雜。

如圖8-1所示是Java異常類的層次結(jié)構(gòu)。

圖8-1Java異常層次圖

在這個(gè)異常類層次最上層的是Throwable，它是java.Lang包中的一個(gè)類，該類的名字類似接口名，但實(shí)際是一個(gè)Java類。Throwable類是Java語(yǔ)言中所有錯(cuò)誤或異常的超類，該類派生了兩個(gè)子類java.lang.Error和java.lang.Exception。圖中最底層的三項(xiàng)分別說(shuō)明如下。

(1)?RuntimeException(運(yùn)行時(shí)異常)。運(yùn)行時(shí)異常是程序運(yùn)行時(shí)自動(dòng)對(duì)某些錯(cuò)誤做出反應(yīng)而產(chǎn)生的，所以對(duì)于運(yùn)行時(shí)異常不需要編寫異常處理的程序代碼，依然可以成功編譯，主要包括算術(shù)異常類、空指針異常類、下標(biāo)越界異常類、數(shù)組元素個(gè)數(shù)為負(fù)異常類、類型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換異常類、無(wú)效參數(shù)異常類等等。這類異常應(yīng)通過(guò)檢查程序和程序調(diào)試來(lái)盡量避免，而不是使用try-catch-finally語(yǔ)句捕獲處理，比如a/b，其中的b有可能為0，但是這樣的表達(dá)式是不需要進(jìn)行異常處理的。

(2)其它異常類。其它異常類指的是在Exception類下除了RuntimeException之外的異常類，可以稱之為受檢類異常(CheckedException)。這種異常經(jīng)常是在程序運(yùn)行過(guò)程中由環(huán)境原因造成的，如輸入/輸出I/O異常、網(wǎng)絡(luò)地址不能打開、文件未找到等，對(duì)于受檢類異常必須在程序中使用try-catch-finally語(yǔ)句捕獲并進(jìn)行相應(yīng)的處理，否則不能通過(guò)編譯。這是語(yǔ)法上的強(qiáng)制要求，主要在Java的輸入/輸出程序中比較常見。

(3)各種Error子類。各種Error子類是由系統(tǒng)保留的異常類，該類定義了那些應(yīng)用程序通常無(wú)法捕捉到的錯(cuò)誤，一旦此類錯(cuò)誤發(fā)生，程序就停止運(yùn)行。該類主要包括內(nèi)存溢出錯(cuò)誤類、棧溢出錯(cuò)誤類、類定義未找到錯(cuò)誤類、圖形界面錯(cuò)誤類等。

各種Error子類主要包括OutOfMemoryError、StackOverflowError、NoClassDefFoundError、java.awt.AWTError等。

從上面的描述來(lái)看，Java的異常主要有三類：

(1)程序不能處理的錯(cuò)誤Error；

(2)程序應(yīng)避免而可以不去捕獲的運(yùn)行時(shí)異常RuntimeException；

(3)必須捕獲的非運(yùn)行時(shí)異常CheckedException。

8.2異常處理語(yǔ)法8.2.1try-catch-finally如果程序運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生了異常，系統(tǒng)會(huì)捕獲拋出的異常對(duì)象并輸出相應(yīng)的信息，同時(shí)終止程序的運(yùn)行，導(dǎo)致其后的程序無(wú)法運(yùn)行。這可能并不是用戶所期望的，用戶可能更希望由程序來(lái)獲取和處理異常對(duì)象，其它的程序語(yǔ)句則能夠繼續(xù)運(yùn)行，這就是捕獲異常的主要作用，也就是說(shuō)，對(duì)可能發(fā)生受檢類異常的語(yǔ)句進(jìn)行監(jiān)控，被監(jiān)控的語(yǔ)句一旦發(fā)生異常，由異常處理機(jī)制來(lái)接管程序，并讓后續(xù)的程序可以繼續(xù)運(yùn)行。

try-catch-finally異常處理語(yǔ)法的格式為

說(shuō)明：

(1)?try塊：監(jiān)控區(qū)主要是對(duì)可能發(fā)生受檢類異常CheckedException的程序語(yǔ)句段使用try進(jìn)行包圍，而對(duì)于可能發(fā)生Error或者RuntimeException的語(yǔ)句一般不進(jìn)行監(jiān)控。

(2)?catch塊：如果程序需要在catch塊中訪問(wèn)異常對(duì)象的相關(guān)信息，可以通過(guò)catch后異常形參來(lái)獲得，然后在后面的語(yǔ)句塊中進(jìn)行處理。在一個(gè)try-catch-finally的結(jié)構(gòu)中，try塊只有一個(gè)，而catch塊可以有多個(gè)，表示能對(duì)監(jiān)控區(qū)中的語(yǔ)句進(jìn)行監(jiān)控，可以捕捉多個(gè)可能發(fā)生的異常。

(3)?finally塊：不管監(jiān)控區(qū)是否發(fā)生異常，異常被拋出是否被捕捉到，在try-catch-finally結(jié)構(gòu)的運(yùn)行流程中如果有finally塊，就一定要執(zhí)行finally塊中的語(yǔ)句。finally塊是可以被省略的，它常常被用來(lái)回收一些物理資源，如數(shù)據(jù)庫(kù)連接、網(wǎng)絡(luò)連接、磁盤文件等。

Java異常處理機(jī)制如圖8-2所示。

圖8-2Java異常處理機(jī)制

如果沒(méi)有異常處理機(jī)制，會(huì)如何？

(1)異常一旦發(fā)生，整個(gè)程序就會(huì)在發(fā)生異常的地方終止運(yùn)行。

(2)如果沒(méi)有異常處理機(jī)制，可以使用if-else的結(jié)構(gòu)來(lái)處理可能發(fā)生的異常，從圖8-2也可以看出異常處理機(jī)制類似于分支結(jié)構(gòu)(注：多分支對(duì)應(yīng)了異常處理可以有多個(gè)catch語(yǔ)句)。

多個(gè)分支結(jié)構(gòu)，類似于try-catch-finally中的多個(gè)catch結(jié)構(gòu)。如果有多個(gè)catch語(yǔ)句，要注意catch的排列順序，如果父類的異常類放在前面，子類放在后面，按照向上轉(zhuǎn)型的觀點(diǎn)，子類catch就不能捕捉到相應(yīng)的異常對(duì)象，因?yàn)楦割愒谇懊鎸?duì)異常對(duì)象的捕獲進(jìn)行了“攔截”(只要有一個(gè)catch捕捉到異常對(duì)象，后面的catch結(jié)構(gòu)就不再執(zhí)行，這個(gè)與多分支結(jié)構(gòu)if-elseif是邏輯一致的)。有不少“偷懶”的程序員，在監(jiān)控區(qū)后面就只寫一個(gè)catch(Exceptionex)，表示對(duì)所有的異常類進(jìn)行捕獲，這樣也滿足了異常處理的語(yǔ)法要求。

當(dāng)try塊一旦發(fā)生異常，系統(tǒng)就會(huì)生成對(duì)應(yīng)的異常類對(duì)象然后拋出，而異常處理機(jī)制就會(huì)依次使用后面的catch語(yǔ)句來(lái)進(jìn)行捕捉；一旦捕獲該異常對(duì)象，會(huì)將該異常對(duì)象賦給catch塊后的異常引用變量，程序就可以通過(guò)該引用變量來(lái)獲取該異常的相關(guān)信息，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。下面通過(guò)一個(gè)程序示例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

程序結(jié)果：

程序結(jié)果：

8.2.2throw/throws

當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將相對(duì)應(yīng)的異常類對(duì)象生成并拋出。如果是Java定義好的運(yùn)行時(shí)異?；蛘咤e(cuò)誤，都由系統(tǒng)自動(dòng)拋出；如果想在程序中主動(dòng)拋出異常或者聲明函數(shù)要拋出異常，可以使用throw或者throws。

1．throw

如果在一個(gè)方法內(nèi)部需要主動(dòng)拋出異常對(duì)象，可以使用throw(第一人稱)進(jìn)行異常拋出，其語(yǔ)法為

throw異常類對(duì)象;

程序結(jié)果：

2．throws

如果是在一個(gè)方法的頭部聲明該方法可能要拋出異常，可以使用throws來(lái)完成(第三人稱單數(shù)加s)，其語(yǔ)法為

使用throws聲明拋出異常的一般情況是：當(dāng)前方法不知道如何(或者不想)處理方法中可能發(fā)生的異常，于是不使用try-catch監(jiān)控和捕捉異常，而是在方法聲明中說(shuō)明該方法將有可能拋出異常，由方法的上一級(jí)調(diào)用者處理，自己不再處理。

函數(shù)嵌套調(diào)用可能會(huì)使得異常一層層向上拋出，最后會(huì)拋出到main方法。如果main方法也不進(jìn)行處理，繼續(xù)使用throws聲明拋出異常，而該異常就會(huì)拋出到控制臺(tái)上顯示異常的棧軌跡信息，并中止程序運(yùn)行。

當(dāng)一個(gè)方法在頭部聲明拋出異常后，如果為受檢類異常，則該方法被調(diào)用的時(shí)候就必須用try-catch-finally結(jié)構(gòu)對(duì)該方法監(jiān)控并進(jìn)行異常處理或者繼續(xù)聲明向上拋出，如下列程序所示。

8.3自定義異常類

用戶自定義異常都應(yīng)該繼承Exception類，如果希望自定義運(yùn)行時(shí)異常，則應(yīng)該繼承RuntimeException類。定義異常類時(shí)通常需要提供兩種構(gòu)造函數(shù)：一是無(wú)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)；二是帶一個(gè)字符串的構(gòu)造函數(shù)，這個(gè)字符串將作為該異常對(duì)象的詳細(xì)說(shuō)明(也就是異常對(duì)象的getMessage方法的返回值)。

由于Exception類中具有以下方法，所以自定義異常類也繼承了這幾個(gè)方法：

(1)?getMessage()：返回該異常的詳細(xì)描述字符串。

(2)?printStackTrace()：將該異常的跟蹤棧軌跡輸出到標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出流。

(3)?printStackTrace(PrintStreams)：將該異常的跟蹤棧信息輸出到指定輸出流。

(4)?getStackTrace()：返回該異常的跟蹤棧軌跡信息。

只有在軟件中自定義異常類，系統(tǒng)才能識(shí)別特定的運(yùn)行錯(cuò)誤，才能及時(shí)對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行控制和處理，這是增強(qiáng)軟件穩(wěn)定性和健壯性的手段之一。用戶自定義異常類不能由系統(tǒng)自動(dòng)拋出，需要在程序中使用throw語(yǔ)句來(lái)定義在什么情況下產(chǎn)生異常，并拋出該自定義異常類的對(duì)象。例如，對(duì)前面的動(dòng)物類做一個(gè)自定義異常類，如果動(dòng)物重量為負(fù)數(shù)(在生成動(dòng)物類對(duì)象或者對(duì)動(dòng)物類的weight進(jìn)行設(shè)置時(shí)進(jìn)行判定)，則拋出自定義異常對(duì)象。

程序結(jié)果：

本章小結(jié)

1．按照是否必須進(jìn)行異常處理，異常類可分為兩大類：java.lang.Error類+?RuntimeException類和受檢異常類。前面一類是不需要進(jìn)行異常處理的，在Exception下除了RuntimeException之外的所有類稱為受檢異常類，該類是必須進(jìn)行異常處理的。2．如果沒(méi)有異常處理機(jī)制，一旦發(fā)生異常，系統(tǒng)將拋出異常，并終止程序運(yùn)行。

3．Java的異常處理主要有下列兩種方式：

(1)使用try-catch-finally結(jié)構(gòu)，即使用try塊來(lái)監(jiān)控可能發(fā)生異常的程序段，使用catch塊來(lái)捕捉拋出的異常并進(jìn)行處理；catch塊可以有多個(gè)，無(wú)論有否異常發(fā)生，是否捕捉到，都要執(zhí)行finally塊語(yǔ)句。該結(jié)構(gòu)類似于if-elseif結(jié)構(gòu)。

(2)如果一個(gè)方法對(duì)方法內(nèi)部的語(yǔ)句不想進(jìn)行異常處理，可以使用throws在函數(shù)頭部進(jìn)行異常拋出聲