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在使用计算机语言进行项目开发的过程中，即使程序员把代码写得尽善尽美，在系统的运行过程中仍然会遇到一些问题，因为很多问题不是靠代码能够避免的，比如：客户输入数据的格式，读取文件是否存在，网络是否始终保持通畅等等。

异常：在Java语言中，将程序执行中发生的不正常情况称为“异常”。(开发过程中的语法错误和逻辑错误不是异常)
Java程序在执行过程中所发生的异常事件可分为两类：

• Error: Java虚拟机无法解决的严重问题。如：JVM系统内部错误、资源耗尽等严重情况。一般不编写针对性的代码进行处理。
• Exception: 其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，可以使用针对性的代码进行处理。例如：
  1 空指针访问
  2 试图读取不存在的文件
  3 网络连接中断

对于这些错误，一般有两种解决方法：一是遇到错误就终止程序的运行。另一种方法是由程序员在编写程序时，就考虑到错误的检测、错误消息的提示，以及错误的处理。

捕获错误最理想的是在编译期间，但有的错误只有在运行时才会发生。比如：除数为0，数组下标越界等
分类：编译时异常和运行时异常

Java异常类层次

image.png

1.运行时异常

• 是指编译器不要求强制处置的异常。一般是指编程时的逻辑错误，是程序员应该积极避免其出现的异常。java.lang.RuntimeException类及它的子类都是运行时异常。
• 对于这类异常，可以不作处理，因为这类异常很普遍，若全处理可能会对程序的可读性和运行效率产生影响。

2.编译时异常

• 是指编译器要求必须处置的异常。即程序在运行时由于外界因素造成的一般性异常。编译器要求java程序必须捕获或声明所有编译时异常。

常见异常

java.lang.RuntimeException
ClassCastException
ArrayIndexOutOfBoundsException
NullPointerException
ArithmeticException
。。。
java.io.IOExeption
FileNotFoundException
EOFException
java.lang.ClassNotFoundException
java.lang.InterruptedException
java.io.FileNotFoundException
java.sql.SQLException

Java异常举例

public class Test6_1{
           public static void main(String[] args) {
        String friends[]={"lisa","bily","kessy"};
        for(int i=0;i<5;i++)  {
                System.out.println(friends[i]);   //friends[4]?
            }
        System.out.println("\nthis is the end");
      }
}

程序Test6_1编译正确，运行结果：java Test6_1
lisa
bily
kessy
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
        at Test6_1.main(Test6_1.java:5)
Exception in thread "main"

public class NullRef{
       int i=1;
           public static void main(String[] args) {
        NullRef t=new NullRef();
        t=null;         
        System.out.println(t.i);
      }
}

程序NullRef.java编译正确，运行结果：java NullRef

java.lang.NullPointerException
    at NullRef.main(NullRef.java:6)
Exception in thread "main" 

public class DivideZero{
       int x;
           public static void main(String[] args) {
        int y;
        DivideZero c=new DivideZero();
        y=3/c.x;        
        System.out.println(“program ends ok!”);
      }
}

程序DivideZero.java编译正确，运行结果：java DivideZero

java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at DivideZero.main(DivideZero.java:6)
Exception in thread "main" 

class Person {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Date();
        Person person;
        person = (Person)obj;
        System.out.println(person);
    }
}

程序Person.java编译正确，运行结果：java Person

java.lang. java.lang.ClassCastException
    at Person.main(Person.java:5)
Exception in thread "main" 

异常处理机制

在编写程序时，经常要在可能出现错误的地方加上检测的代码，如进行x/y运算时，要检测分母为0，数据为空，输入的不是数据而是字符等。过多的分支会导致程序的代码加长，可读性差。因此采用异常机制。

Java异常处理
Java采用异常处理机制，将异常处理的程序代码集中在一起，与正常的程序代码分开，使得程序简洁，并易于维护。

• Java提供的是异常处理的抓抛模型。
• Java程序的执行过程中如出现异常，会生成一个异常类对象，该异常对象将被提交给Java运行时系统，这个过程称为抛出(throw)异常。
• 异常对象的生成
  由虚拟机自动生成：程序运行过程中，虚拟机检测到程序发生了问题，如果在当前代码中没有找到相应的处理程序，就会在后台自动创建一个对应异常类的实例对象并抛出——自动抛出

由开发人员手动创建：Exception exception = new ClassCastException();——创建好的异常对象不抛出对程序没有任何影响，和创建一个普通对象一样

异常处理是通过try-catch-finally语句实现的。

try{
    ......  //可能产生异常的代码
}
catch( ExceptionName1 e ){
    ......  //当产生ExceptionName1型异常时的处置措施
}
catch( ExceptionName2 e ){
......  //当产生ExceptionName2型异常时的处置措施
}  
[ finally{
......   //无论是否发生异常，都无条件执行的语句
        }  ]

• try
  捕获异常的第一步是用try{…}语句块选定捕获异常的范围，将可能出现异常的代码放在try语句块中。
• catch (Exceptiontype e)
  在catch语句块中是对异常对象进行处理的代码。每个try语句块可以伴随一个或多个catch语句，用于处理可能产生的不同类型的异常对象。

如果明确知道产生的是何种异常，可以用该异常类作为catch的参数；也可以用其父类作为catch的参数。
比如：可以用ArithmeticException类作为参数的地方，就可以用RuntimeException类作为参数，或者用所有异常的父类Exception类作为参数。但不能是与ArithmeticException类无关的异常，如NullPointerException（catch中的语句将不会执行）。

捕获异常的有关信息

与其它对象一样，可以访问一个异常对象的成员变量或调用它的方法。

getMessage() 获取异常信息，返回字符串
printStackTrace() 获取异常类名和异常信息，以及异常出现在程序中的位置。返回值void。

finally

捕获异常的最后一步是通过finally语句为异常处理提供一个统一的出口，使得在控制流转到程序的其它部分以前，能够对程序的状态作统一的管理。

不论在try代码块中是否发生了异常事件，catch语句是否执行，catch语句是否有异常，catch语句中是否有return，finally块中的语句都会被执行

image.png

异常处理举例

public class Test6_2{
          public static void main(String[] args)    {
            String friends[]={"lisa","bily","kessy"};
        try {
               for(int i=0;i<5;i++) {
                    System.out.println(friends[i]);
                   }
        } 
        catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e)  {
                      System.out.println("index err");
        }
        System.out.println("\nthis is the end");
       }
}

程序Test6_2运行结果：java java6_2
lisa
bily
kessy
index err
this is the end

public class DivideZero1{
       int x;
           public static void main(String[] args) {
        int y;
        DivideZero1 c=new DivideZero1();
        try{
            y=3/c.x;
        }
        catch(ArithmeticException e){       
            System.out.println("divide by zero error!");
        }
        System.out.println("program ends ok!");
      }
}

程序DivideZero1运行结果：java DivideZero1
divide by zero error!
program ends ok!

练习

编写一个类TestException，在main方法中使用try、catch、finally，要求：
在try块中，编写被零除的代码。
在catch块中，捕获被零除所产生的异常，并且打印异常信息
在finally块中，打印一条语句。

不捕获异常时的情况

• 前面使用的异常都是RuntimeException类或是它的子类，这些类的异常的特点是：
  即使没有使用try和catch捕获，Java自己也能捕获，并且编译通过 ( 但运行时会发生异常使得程序运行终止 )。
  下面代码，如果不用try-catch处理，循环到第二次就会退出。

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
    // write your code here
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        for(int i = 0; i < 5; i++)
        {
            try
            {
                    int k = sc.nextInt();
                    if(i == 1)
                    {
                        k = k / 0;
                    }

                    System.out.println(k);

            }
            catch (Exception ex)
            {
                System.out.println(ex.getMessage());
            }
        }
    }
}

• 如果抛出的异常是IOException等类型的非运行时异常，则必须捕获，否则编译错误。也就是说，我们必须处理编译时异常，将异常进行捕捉，转化为运行时异常

IOException异常处理举例

public class Test6_3{
          public static void main(String[] args)    {
        FileInputStream in=new FileInputStream("myfile.txt");
        int b;
        b = in.read();
        while(b!= -1) {
                        System.out.print((char)b);
                    b = in.read();
        }
        in.close();
       }
}

public class Test6_3{
      public static void main(String[] args){
        try{
            FileInputStream in=new FileInputStream("myfile.txt");
            int b;  
            b = in.read();
            while(b!= -1)       {
                System.out.print((char)b);
                b = in.read();
            }
            in.close();
        }catch (IOException e) {
                System.out.println(e);
        }finally {
                System.out.println(" It’s ok!");
        }
      }
}

编译、运行应用程序Test6_3.java，体会java语言中异常的捕获和处理机制。
相关知识：FileInputStream类的成员方法read()的功能是每次从相应的(本地为ASCII码编码格式)文件中读取一个字节，并转换成0~255之间的int型整数返回，到达文件末尾时则返回-1。

声明抛出异常是Java中处理异常的第二种方式

• 如果一个方法(中的语句执行时)可能生成某种异常，但是并不能确定如何处理这种异常，则此方法应显示地声明抛出异常，表明该方法将不对这些异常进行处理，而由该方法的调用者负责处理。
• 在方法声明中用throws语句可以声明抛出异常的列表，throws后面的异常类型可以是方法中产生的异常类型，也可以是它的父类。

声明抛出异常举例：

    public void readFile(String file)  throws FileNotFoundException {
        ……
        // 读文件的操作可能产生FileNotFoundException类型的异常
        FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
         ..……
     }

public class Test6_4{
    public static void main(String[] args){
        Test6_4 t = new Test6_4();
        try{
            t.readFile();
         }catch(IOException e){   }
    }
    public void readFile() throws IOException {
        FileInputStream in=new FileInputStream("myfile.txt");
        int b;  
        b = in.read();
        while(b!= -1)   {
            System.out.print((char)b);
            b = in.read();
        }
        in.close(); 
    }
}

image.png

人工抛出异常

Java异常类对象除在程序执行过程中出现异常时由系统自动生成并抛出，也可根据需要人工创建并抛出。

• 首先要生成异常类对象，然后通过throw语句实现抛出操作(提交给Java运行环境)。
  IOException e = new IOException();
  throw e;
• 可以抛出的异常必须是Throwable或其子类的实例。下面的语句在编译时将会产生语法错误：
  throw new String("want to throw");

创建用户自定义异常类

• 一般地，用户自定义异常类都是RuntimeException的子类。
• 自定义异常类通常需要编写几个重载的构造器。
• 自定义的异常类对象通过throw抛出。
• 自定义异常最重要的是异常类的名字，当异常出现时，可以根据名字判断异常类型。

用户自定义异常类MyException，用于描述数据取值范围错误信息。用户自己的异常类必须继承现有的异常类。

class MyException extends Exception {
    static final long serialVersionUID = 1L;
    private int idnumber;
    public MyException(String message, int id) {
        super(message);
        this.idnumber = id;
    } 
    public int getId() {
        return idnumber;
    }
}

public class Test6_5{
        public void regist(int num) throws MyException {
    if (num < 0) 
              throw new MyException(“人数为负值，不合理”, 3);
    else
              System.out.println("登记人数" + num );
        }
        public void manager() {
    try {
               regist(100);
    } catch (MyException e) {
               System.out.print("登记失败，出错种类"+e.getId());     
    }
    System.out.print("本次登记操作结束");
       }
       public static void main(String args[]){
    Test6_5 t = new Test6_5();
    t.manager();
       }
}

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