Java例外處理

• Java例外處理
  • • 一、例外概述與例外體系結構
      • 1.1 Java 引入例外的原因：
      • 1.2 例外的概念：
      • 1.3 Java中的例外事件的分類：
    • 二、常見例外
    • 三、Java 例外處理機制：
      • 3.1 簡介：
      • 3.2 Java 例外處理機制之一：try-catch-finally
      • 3.3 Java 例外處理機制之二：throws + 例外型別
    • 四、手動拋出例外（throw）
    • 五、用戶自定義例外類

一、例外概述與例外體系結構

1.1 Java 引入例外的原因：

在進行專案開發的程序中，即使程式員把代碼寫得完美， 在系統的運行程序中仍然會遇到一些問題，因為很多問題不是靠代碼能夠避免的，比如：客戶輸入資料的格式，讀取檔案是否存在，網路是否始終保持通暢等等，

1.2 例外的概念：

在Java語言中，將程式執行中發生的不正常情況稱為“例外” ，（開發程序中的語法錯誤和邏輯錯誤不是例外）

1.3 Java中的例外事件的分類：

• Error：Java 虛擬機無法解決的嚴重問題，

例如：JVM系統內部錯誤、資源 耗盡等嚴重情況，比如：StackOverflowError 和 OOM，一般不撰寫針對性的代碼進行處理，

• Exception（狹義的例外，Java中所講的例外處理即處理 Exception）：其它因編程錯誤或偶然的外在因素導致的一般性問題，可以使用針對性的代碼進行處理，

例如：空指標訪問；試圖讀取不存在的檔案；網路連接中斷；陣列角標越界，

• 對于這些錯誤，一般有兩種解決方法：

  一是遇到錯誤就終止程式的運行，

  另一種方法是由程式員在撰寫程式時，就考慮到錯誤的檢測、錯誤訊息的提示，以及錯誤的處理，捕獲錯誤最理想的是在編譯期間，但有的錯誤只有在運行時才會發生， 所以捕獲的例外也分為：編譯時例外和運行時例外，

  比如：除數為0，陣列下標越界等，

1.運行時例外：

是指編譯器不要求強制處置的例外，一般是指編程時的邏輯錯誤，是程式員應該積極避免其出現的例外，java.lang.RuntimeException 類及它的子類都是運行時例外，

對于這類例外，可以不作處理，因為這類例外很普遍，若全處理可能會對程式的可讀性和運行效率產生影響，

2.編譯時例外：是指編譯器要求必須處置的例外，即程式在運行時由于外界因素造成的一 般性例外，編譯器要求 Java 程式必須捕獲或宣告所有編譯時例外，

對于這類例外，如果程式不處理，可能會帶來意想不到的結果，

• 所有的例外類是從 java.lang.Exception 類繼承的子類，

  Exception 類是 Throwable 類的子類，除了Exception類外，Throwable 還有一個子類Error ，

二、常見例外

public class ExceptionTest {
	
	//******************以下是編譯時例外***************************
	@Test
	public void test7(){
//		File file = new File("hello.txt");
//		FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
//		
//		int data = https://www.cnblogs.com/xiaozhao01/archive/2022/07/30/fis.read();
//		while(data != -1){
//			System.out.print((char)data);
//			data = fis.read();
//		}
//		
//		fis.close();
		
	}
	
	//******************以下是運行時例外***************************
	//ArithmeticException
	@Test
	public void test6(){
		int a = 10;
		int b = 0;
		System.out.println(a / b);
	}
	
	//InputMismatchException
	@Test
	public void test5(){
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		int score = scanner.nextInt();
		System.out.println(score);
		
		scanner.close();
	}
	
	//NumberFormatException
	@Test
	public void test4(){
		
		String str ="123";
		str = "abc";
		int num = Integer.parseInt(str);
		
		
		
	}
	
	//ClassCastException
	@Test
	public void test3(){
		Object obj = new Date();
		String str = (String)obj;
	}
	
	//IndexOutOfBoundsException
	@Test
	public void test2(){
		//ArrayIndexOutOfBoundsException
//		int[] arr = new int[10];
//		System.out.println(arr[10]);
		//StringIndexOutOfBoundsException
		String str = "abc";
		System.out.println(str.charAt(3));
	}
	
	//NullPointerException
	@Test
	public void test1(){
		
		String str = "abc";
		str = null;
		System.out.println(str.charAt(0));
		
	}
}

三、Java 例外處理機制：

3.1 簡介：

1. Java 提供的是例外處理的抓拋模型，

   程序一："拋"：

   Java 程式的執行程序中如出現例外，會生成一個例外類物件，該例外物件將被提交給 Java 運行時系統，這個程序稱為拋出（throw）例外，一旦拋出物件以后，其后的代碼就不再執行，

   程序二："抓"：

   可以理解為例外的處理方式：① try-catch-finally ② throws

2. 例外物件的生成：

   • 由虛擬機自動生成：程式運行程序中，虛擬機檢測到程式發生了問題，如果在當前代碼中沒有找到相應的處理程式，就會在后臺自動創建一個對應例外類的實體 物件并拋出——自動拋出

   • 由開發人員手動創建：Exception exception = new ClassCastException();——創建好的例外物件不拋出對程式沒有任何影響，和創建一個普通物件一樣，

3. 如果一個方法內拋出例外，該例外物件會被拋給呼叫者方法中處理，如果例外沒有在呼叫者方法中處理，它繼續被拋給這個呼叫方法的上層方法，這個程序將一直繼續下去，直到例外被處理， 這一程序稱為捕獲(catch)例外，

   如果一個例外回到 main() 方法，并且 main() 也不處理，則程式運行終止，

3.2 Java 例外處理機制之一：try-catch-finally

1. 語法格式：

	try{
 		//	可能出現例外的代碼
	}catch(例外型別1 變數名1){
 		//	處理例外的方式1
	}catch(例外型別2 變數名2){
		//	處理例外的方式2
	}catch(例外型別3 變數名3){
 		//	處理例外的方式3
	}
	....//	注意：省略號表示其他catch陳述句，而不是所有陳述句
	finally{
		//	一定會執行的代碼（finally可選）
	}

2. 說明：

   （1）finally 是可選的，

   （2）使用 try 將可能出現例外代碼包裝起來，在執行程序中，一旦出現例外，就會生成一個對應例外類的物件，根據此物件的型別，去catch中進行匹配，且 try 里出現例外陳述句后的陳述句不再執行，

   （3）一旦 try 中的例外物件匹配到某一個 catch 時，就進入 catch 中進行例外的處理，一旦處理完成，就跳出當前的 try-catch 結構（在沒有寫finally的情況），繼續執行其后的代碼，

   （4）catch 中的例外型別如果沒有子父類關系，則宣告順序無所謂，

   ? catch 中的例外型別如果滿足子父類關系，則要求子類一定宣告在父類的提前宣告，否則會報錯，

   （5）常用的例外物件處理的方式：

   ? ① String getMessage()

   ? ② printStackTrace()

   （6）在 try 結構中宣告的變數，再出了 try 結構以后，就不能再被呼叫.

   （7）try-catch-finally 結構可以嵌套，

   （8）try-catch-finally 結構一定是連在一起的，比如 try{} 、catch{}、finally{} 之間不能有其他的陳述句，

   （9）finally中宣告的是一定會被執行的代碼，即使catch中又出現例外了，try中有return陳述句，catch中有return陳述句等情況，

   （10）像資料庫連接、輸入輸出流、網路編程Socket等資源，JVM是不能自動的回收的，我們需要自己手動的進行資源的釋放，此時的資源釋放，就需要宣告在finally中，

3. 例子1：

public class FinallyTest {
	
	@Test
	public void test(){
		FileInputStream fis = null;
		try {
			File file = new File("hello.txt");
			fis = new FileInputStream(file);
			
			int data = https://www.cnblogs.com/xiaozhao01/archive/2022/07/30/fis.read();
			while(data != -1){
				System.out.print((char)data);
				data = fis.read();
			}
			
			
		} catch (FileNotFoundException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}finally{	// try-catch-fianlly里可以嵌套使用
			try {
				if(fis != null)
					fis.close();
			} catch (IOException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
	
	
	@Test
	public void testMethod(){
		int num = method();
		System.out.println(num);
	}
	
	public int method(){
		
		try{
			int[] arr = new int[10];
			System.out.println(arr[10]);
			return 1;
		}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
			e.printStackTrace();
			return 2;
		}finally{
			System.out.println("一定會被執行");
			return 3;	// 當沒有此陳述句是num輸出為 2，當有此陳述句時輸出為 3，
		}	
	}
	
}

體會：

使用try-catch-finally處理編譯時例外，是得程式在編譯時就不再報錯，但是運行時仍可能報錯，相當于我們使用try-catch-finally將一個編譯時可能出現的例外，延遲到運行時出現，

開發中，由于運行時例外比較常見，所以我們通常就不針對運行時例外撰寫try-catch-finally了，針對于編譯時例外，我們說一定要考慮例外的處理，

例子2：

public class ReturnExceptionDemo {
	
    static void methodA() {
		try {
			System.out.println("進入方法A");
			throw new RuntimeException("制造例外");	// 創建了一個例外物件，但沒被捕獲和輸出
		}finally {
			System.out.println("呼叫A方法的finally");
		}
	}
    
	static void methodB() {
		try {
			System.out.println("進入方法B");
			return;
		} finally {
			System.out.println("呼叫B方法的finally");
		}
	}
    
	public static void main(String[] args) {
		try {
			methodA();		// 輸出：進入方法A && 呼叫A方法的finally
		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e.getMessage());	// 輸出：制造例外
        }
        	methodB();	// 輸出：進入方法B && 呼叫B方法的finally
        }
}

/*	運行結果：
進入方法A
用A方法的finally
制造例外
進入方法B
呼叫B方法的finally
*/

3.3 Java 例外處理機制之二：throws + 例外型別

1. 語法格式：

public void method() throws 例外型別{
		
}

2. 說明：

（1） "throws + 例外型別"寫在方法的宣告處，指明此方法執行時，可能會拋出的例外型別，一旦當方法體執行時，出現例外，仍會在例外代碼處生成一個例外類的物件，此物件滿足 throws 后例外型別時，就會被拋出，例外代碼后續的代碼，就不再執行！

（2）try-catch-finally：真正的將例外給處理掉了，

? throws的方式只是將例外拋給了方法的呼叫者，并沒有真正將例外處理掉，

（3）開發中如何選擇使用 try-catch-finally 還是使用 throws ？

• 如果父類中被重寫的方法沒有 throws 方式處理例外，則子類重寫的方法也不能使用 throws，意味著如果子類重寫的方法中有例外，必須使用 try-catch-finally 方式處理，

• 執行的方法 a 中，先后又呼叫了另外的幾個方法，這幾個方法是遞進關系執行的，我們建議這幾個方法使用 throws 的方式進行處理，而執行的方法 a 可以考慮使用 try-catch-finally 方式進行處理，

四、手動拋出例外（throw）

注意：throw 后沒有 s，

public class StudentTest {
	
	public static void main(String[] args) {
		try {
			Student s = new Student();
			s.regist(-1001);
			System.out.println(s);
		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e.getMessage());
		}
	}
}


class Student{
	
	private int id;
	
	public void regist(int id) throws Exception {
		if(id > 0){
			this.id = id;
		}else{
//			System.out.println("您輸入的資料非法！");
			//	手動拋出例外物件
			throw new RuntimeException("您輸入的資料非法！");
//			或者 throw new Exception("您輸入的資料非法！");

		}	
	}
}

簡述 throw 和 throws 的區別：

throw：表示拋出一個例外類的物件，生成例外物件的程序，宣告在方法體內，

throws：屬于例外處理的一種方式，宣告在方法宣告處，

五、用戶自定義例外類

如何自定義例外類？

1. 繼承于現有的例外結構：RuntimeException、Exception，

2. 提供全域常量：serialVersionUID，（序列化版本號，用來唯一識別自定義例外類），

3. 提供幾個多載的構造器，

4. 自定義例外最重要的是例外類的名字，當例外出現時，可以根據名字判斷例外型別，

例子：

//自定義例外類
public class EcDef extends Exception {

	static final long serialVersionUID = -33875164229948L;	// 序列化版本號

	public EcDef() {	// 多載的構造器
	}

	public EcDef(String msg) {	// 多載的構造器
		super(msg);
	}
}
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
public class EcmDef {
	public static void main(String[] args) {
		try{
			int i = Integer.parseInt(args[0]);
			int j = Integer.parseInt(args[1]);
			
			int result = ecm(i,j);
			
			System.out.println(result);
		}catch(NumberFormatException e){
			System.out.println("資料型別不一致");
		}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
			System.out.println("缺少命令列引數");
		}catch(ArithmeticException e){
			System.out.println("分母不能為0");
		}catch(EcDef e){
			System.out.println(e.getMessage());
		}
		
	}
	
	public static int ecm(int i,int j) throws EcDef{
		if(i < 0 || j < 0){
			throw new EcDef("分子或分母不能負數");
		}
		return i / j;
	}
}

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