Java 异常处理

异常是指程序中的一些错误，但并不是所有的错误都是异常。在程序设计中，进行异常处理是非常关键和重要的一部分。Java提供了try、catch、finally这三个关键字来处理异常。

1. 异常发生的原因

异常发生的原因有很多，通常包含以下几大类：

• 用户输入了非法数据。
• 要打开的文件不存在。
• 网络通信时连接中断，或者JVM内存溢出。

这些异常有的是因为用户错误引起，有的是程序错误引起的，还有其它一些是因为物理错误引起的。

2. 异常类型

为了更好地处理 Java 异常，我们需要掌握以下三种类型的异常：

• 检查性异常：
  最具代表的检查性异常是用户错误或问题引起的异常，这是程序员无法预见的。例如要打开一个不存在文件时，一个异常就发生了，这些异常在编译时不能被简单地忽略。
• 运行时异常：
  运行时异常是可能被程序员避免的异常。与检查性异常相反，运行时异常可以在编译时被忽略。
• 错误：
  错误不是异常，而是脱离程序员控制的问题。错误在代码中通常被忽略。例如，当栈溢出时，一个错误就发生了，它们在编译也检查不到的。

3. Exception 类的层次

所有的异常类是从 java.lang.Exception 类继承的子类。

Exception 类是 Throwable 类的子类。除了Exception类外，Throwable还有一个子类Error 。

Java 程序通常不捕获错误。错误一般发生在严重故障时，它们在Java程序处理的范畴之外。

Error 用来指示运行时环境发生的错误。

例如，JVM 内存溢出。一般地，程序不会从错误中恢复。

异常类有两个主要的子类：IOException 类和 RuntimeException 类。

在 Java 内置类中(接下来会说明)，有大部分常用检查性和非检查性异常。

4. Java 内置异常类

Java 语言定义了一些异常类在 java.lang 标准包中。

标准运行时异常类的子类是最常见的异常类。由于 java.lang 包是默认加载到所有的 Java 程序的，所以大部分从运行时异常类继承而来的异常都可以直接使用。

Java 根据各个类库也定义了一些其他的异常，下面的表中列出了 Java 的非检查性异常。

下面的表中列出了 Java 定义在 java.lang 包中的检查性异常类。

5. 异常方法

下面的列表是 Throwable 类的主要方法:

6. 捕获异常

使用 try 和 catch 关键字可以捕获异常。try/catch 代码块放在异常可能发生的地方。

try/catch代码块中的代码称为保护代码，使用 try/catch 的语法如下：

try
{
   // 程序代码
}catch(ExceptionName e1)
{
   //Catch 块
}

Catch 语句包含要捕获异常类型的声明。当保护代码块中发生一个异常时，try 后面的 catch 块就会被检查。

如果发生的异常包含在 catch 块中，异常会被传递到该 catch 块，这和传递一个参数到方法是一样。

范例

下面的例子中声明有两个元素的一个数组，当代码试图访问数组的第三个元素的时候就会抛出一个异常。

// 文件名 : ExcepTest.java
import java.io.*;
public class ExcepTest{
    
    public static void main(String args[]){
        try{
            int a[] = new int[2];
            System.out.println("Access element three :" + a[3]);
        }catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println("Exception thrown  :" + e);
        }
        System.out.println("Out of the block");
    }
}

以上代码编译运行输出结果如下：

Exception thrown  :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
Out of the block

7. 多重捕获块

一个 try 代码块后面跟随多个 catch 代码块的情况就叫多重捕获。

多重捕获块的语法如下所示：

try{
    // 程序代码
    }catch(异常类型1 异常的变量名1){
    // 程序代码
    }catch(异常类型2 异常的变量名2){
    // 程序代码
    }catch(异常类型3 异常的变量名3){
    // 程序代码
    }

上面的代码段包含了 3 个 catch块。

可以在 try 语句后面添加任意数量的 catch 块。

如果保护代码中发生异常，异常被抛给第一个 catch 块。

如果抛出异常的数据类型与 ExceptionType1 匹配，它在这里就会被捕获。

如果不匹配，它会被传递给第二个 catch 块。

如此，直到异常被捕获或者通过所有的 catch 块。

范例

该范例展示了怎么使用多重 try/catch。

try {
    file = new FileInputStream(fileName);
    x = (byte) file.read();
} catch(FileNotFoundException f) { // Not valid!
    f.printStackTrace();
    return -1;
} catch(IOException i) {
    i.printStackTrace();
    return -1;
}

8. throws/throw 关键字：

如果一个方法没有捕获到一个检查性异常，那么该方法必须使用 throws 关键字来声明。throws 关键字放在方法签名的尾部。

也可以使用 throw 关键字抛出一个异常，无论它是新范例化的还是刚捕获到的。

下面方法的声明抛出一个 RemoteException 异常：

import java.io.*;
public class className
{
    public void deposit(double amount) throws RemoteException
    {
    // Method implementation
    throw new RemoteException();
    }
    //Remainder of class definition
}    

一个方法可以声明抛出多个异常，多个异常之间用逗号隔开。

例如，下面的方法声明抛出 RemoteException 和 InsufficientFundsException：

import java.io.*;
public class className
{
    public void withdraw(double amount) throws RemoteException,
                                InsufficientFundsException
    {
        // Method implementation
    }
    //Remainder of class definition
}

9. finally关键字

finally 关键字用来创建在 try 代码块后面执行的代码块。

无论是否发生异常，finally 代码块中的代码总会被执行。

在 finally 代码块中，可以运行清理类型等收尾善后性质的语句。

finally 代码块出现在 catch 代码块最后，语法如下：

try {
    // 程序代码
    }catch(异常类型1 异常的变量名1){
    // 程序代码
    }catch(异常类型2 异常的变量名2){
    // 程序代码
    }finally{
    // 程序代码
}

范例

public class ExcepTest{
    public static void main(String args[]){
        int a[] = new int[2];
        try{
            System.out.println("Access element three :" + a[3]);
        }catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println("Exception thrown  :" + e);
        }
        finally{
            a[0] = 6;
            System.out.println("First element value: " +a[0]);
            System.out.println("The finally statement is executed");
        }
    }
    }

以上范例编译运行结果如下：

Exception thrown  :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
First element value: 6
The finally statement is executed

注意下面事项：

• catch 不能独立于 try 存在。
• 在 try/catch 后面添加 finally 块并非强制性要求的。
• try 代码后不能既没 catch 块也没 finally 块。
• try, catch, finally 块之间不能添加任何代码。

10. 声明自定义异常

在 Java 中你可以自定义异常。编写自己的异常类时需要记住下面的几点。

• 所有异常都必须是 Throwable 的子类。
• 如果希望写一个检查性异常类，则需要继承 Exception 类。
• 如果你想写一个运行时异常类，那么需要继承 RuntimeException 类。

可以像下面这样定义自己的异常类：

class MyException extends Exception{
}    

只继承Exception 类来创建的异常类是检查性异常类。

下面的 InsufficientFundsException 类是用户定义的异常类，它继承自 Exception。

一个异常类和其它任何类一样，包含有变量和方法。

范例

以下范例是一个银行账户的模拟，通过银行卡的号码完成识别，可以进行存钱和取钱的操作。

// 文件名InsufficientFundsException.java
import java.io.*;
    
//自定义异常类，继承Exception类
public class InsufficientFundsException extends Exception
{
    //此处的amount用来储存当出现异常（取出钱多于余额时）所缺乏的钱
    private double amount;
    public InsufficientFundsException(double amount)
    {
    this.amount = amount;
    } 
    public double getAmount()
    {
    return amount;
    }
}

为了展示如何使用我们自定义的异常类，

在下面的 CheckingAccount 类中包含一个 withdraw() 方法抛出一个 InsufficientFundsException 异常。

// 文件名称 CheckingAccount.java
import java.io.*;
    
//此类模拟银行账户
public class CheckingAccount
{
    //balance为余额，number为卡号
    private double balance;
    private int number;
    public CheckingAccount(int number)
    {
        this.number = number;
    }
    //方法：存钱
    public void deposit(double amount)
    {
        balance += amount;
    }
    //方法：取钱
    public void withdraw(double amount) throws
                                InsufficientFundsException
    {
        if(amount <= balance)
        {
            balance -= amount;
        }
        else
        {
            double needs = amount - balance;
            throw new InsufficientFundsException(needs);
        }
    }
    //方法：返回余额
    public double getBalance()
    {
        return balance;
    }
    //方法：返回卡号
    public int getNumber()
    {
        return number;
    }
}

下面的 BankDemo 程序示范了如何调用 CheckingAccount 类的 deposit() 和 withdraw() 方法。

//文件名称 BankDemo.java
public class BankDemo
{
    public static void main(String [] args)
    {
        CheckingAccount c = new CheckingAccount(101);
        System.out.println("Depositing $500...");
        c.deposit(500.00);
        try
        {
            System.out.println("\nWithdrawing $100...");
            c.withdraw(100.00);
            System.out.println("\nWithdrawing $600...");
            c.withdraw(600.00);
        }catch(InsufficientFundsException e)
        {
            System.out.println("Sorry, but you are short $"
                                    + e.getAmount());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

编译上面三个文件，并运行程序 BankDemo，得到结果如下所示：

Depositing $500...

Withdrawing $100...

Withdrawing $600...
Sorry, but you are short $200.0
InsufficientFundsException
        at CheckingAccount.withdraw(CheckingAccount.java:25)
        at BankDemo.main(BankDemo.java:13)

11. 通用异常

在Java中定义了两种类型的异常和错误。

• JVM(Java虚拟机) 异常：由 JVM 抛出的异常或错误。例如：NullPointerException 类，ArrayIndexOutOfBoundsException 类，ClassCastException 类。
• 程序级异常：由程序或者API程序抛出的异常。例如 IllegalArgumentException 类，IllegalStateException 类。

Java 泛型 ：Java 泛型（generics）是 JDK 5 中引入的一个新特性, 泛型提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。 泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。 假定我们有这样一个需求：写一个排序方法，能够对整型数组、字符串数组甚至其他任何类型的数组进行排序，该如何实现？ 答案是可以使用 Java 泛型。 使用 Java 泛型的概念，我们可以写一个泛型..