Java异常处理的基础知识

第九章异常处理156异常处理教学提示：本章我们将讨论Java的异常处理机制,并学习如何合理应用异常处理机制,从而使我们编写的Java程序具有稳定性和可靠性。当异常情况发生时，会创建一个代表该异常的对象并在产生异常的方法中引发该对象，这个异常最终会被捕获并进行相应的处理。教学目标：了解传统错误处理和面向对象中的异常处理的差别；理解异常处理的优越性；掌握如何在程序中抛出、捕获和处理异常；了解自定义异常的方法。9.1Java异常处理的基础知识9.1.1错误与异常在程序运行时经常会出现一些非正常的现象,如死循环、非正常退出等，称为运行错误。根据错误性质将运行错误分为两类：错误和异常。1．致命性的错误如程序进入了死循环，或递归无法结束，或内存溢出，这类现象称为错误。错误只能在编程阶段解决，运行时程序本身无法解决，只能依靠其他程序干预，否则会一直处于非正常状态。2．非致命性的异常如运算时除数为0，或操作数超出数据范围，或打开一个文件时，发现文件并不存在，或欲装入的类文件丢失，或网络连接中断等，这类现象称为异常。在源程序中加入异常处理代码，当程序运行中出现异常时，由异常处理代码调整程序运行方向，使程序仍可继续运行直至正常处理。9.1.2异常处理机制Java提供了异常处理机制，它是通过面向对象的方法来处理异常的。1．抛出异常当程序发生异常时，产生一个异常事件，生成一个异常对象，并把它提交给运行系统，再由运行系统寻找相应的代码来处理异常。这个过程称为抛出(throw)一个异常。一个异常对象可以由Java虚拟机生成，也可以由运行的方法生成。异常对象中包含了异常事件类型、程序运行状态等必要的信息。2．捕获异常异常抛出后，运行时系统从生成对象的代码开始，沿方法的调用栈逐层回溯查找，直到包含相应处理的方法，并把异常对象交给该方法为止，这个过程称为捕获(catch)一个异常。简单地说，发现异常的代码可以“抛出”一个异常，运行系统“捕获”该异常，交由程序员编写的相应代码进行异常处理。3．异常处理的类层次第九章Java程序设计入门与精通157Java通过错误类（Error）和异常类(Exception)来处理错误和异常，而它们都是Throwable类的子类，分别用来处理两组异常。它们的层次结构如图9-1所示。图9-1异常类层次结构4．程序对错误与异常的三种处理方式：⑴程序不能处理的错误Error类为错误类，如内存溢出、栈溢出等。这类错误一般由系统进行处理，程序本身无需捕获和处理。例如，运行没有main方法的类将产生NoClassDefFoundError错误。⑵程序应避免而不捕获的异常对于运行时异常类（RuntimeException）,如数组越界等，在程序设计正常时不会发生，在编程时使用数组长度a.length来控制数组的上界即可避免异常发生，而无须使用try-catch-finally语句。因此，这类异常应通过程序调试尽量避免而不是去捕获它。⑶必须捕获的异常有些异常在编写程序时是无法预料了，如文件没找到异常、网络通信失败异常等。因此，为了保证程序的健壮性，Java要求必须对可能出现这些异常的代码使用try-catch-finally语句，否则编译无法通过。【例9-1】文件没有找到异常类。设计思路：本例访问文件autoexec.bat。在程序中使用了FileInputStream类，在访问文件时会产生文件不存在的异常对象（FileNotFoundException），所以必须捕获的这个异常，否则编译就会出错。代码：importjava.io.*;publicclassTry3ObjectThrowableErrorException其它子类其它非运行异常子类其它运行异常子类不必try-catch它必须try-catch它RuntimeException其它非运行异常子类注意：Throwable类是直接由Object类继承而来的一个类，可见Java对异常控制是非常重视的。第九章异常处理158{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){FileInputStreamfis=newFileInputStream(autoexec.bat);System.out.println(Icannotfoundthisfile!);}}程序运行效果如下：图9-15．常见的公用异常类下面介绍常见的异常类，它们都是RuntimeException的子类。⑴算术异常ArithmeticException如果除数为除0，或用0取模会产生ArithmeticException，其它算术操作不会产生异常。⑵空指针异常NullPointerException当程序试图访问一个空对象中的变量或方法，或一个空数组中的元素时则会引发NullPointerException异常。例如，inta[]=null;a[0]=0;//访问长度为0的数组，产生NullPointerExceptionStringstr=null;System.out.println(str.length());//访问空字符串的方法，产生NullPointerException⑶类型强制转换异常ClassCastException进行类型强制转换时，对于不能进行的转换操作产生ClassCastException异常。例如，Objectobj=newObject();Stringstr=(String)obj;上述语句试图把Object对象强制转换成String对象str,而obj既不是String的实例，也不是String子类的实例，系统不能转换时产生ClassCastException异常。⑷数组负下标异常NegativeArraySizeException如果一个数组的长度是负数，则会引发NegativeArraySizeException异常。例如，inta[]=newint[-1];//产生NegativeArraySizeException异常⑸数组下标越界异常ArrayIndexOutOfBoundsException试图访问数组中的一个非法元素时，引发ArrayIndexOutOfBoundsExceptiony异常。Java程序设计入门与精通159例如，inta[]=newint[1];a[0]=0;a[1]=1;//数组下标越界异常9.2异常类的产生、捕获和处理异常处理的理论似乎十分繁琐，实际使用时却并不复杂。下面我们先通过一个例子来看一下异常产生到捕获并处理的过程。9.2.1异常的产生【例9-2】产生数组下标越界异常和除数为0异常。设计思路：打印一个数组的所有值。程序编译时没有问题，但运行时正常输出了循环的前4句，但在试图输出A[4]时，Java抛出了一个数组越界异常类（java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException）,以及异常发生所在的方法（Try1.main），同时终止程序运行；publicclassTry1{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){inti=0;inta[]={5,6,7,8};for(i=0;i5;i++)System.out.println(a[+i+]=+a[i]);}}程序运行效果如下：图9-29.2.2使用try-catch-finally语句捕获和处理异常一般来说，系统捕获抛出的异常对象并输出相应的信息，同时终止程序运行，导致其后程序无法运行。这其实并不是人们所期望的，因此就需要能让程序来接收和处理异常对象，从而不会影响其他语句的执行，这就是捕获异常的意义所在。在Java的异常处理机制中，提供了try-catch-finally语句来捕获和处理一个或多个异常，第九章异常处理160语法格式如下：try{语句1}catch（ExceptionType1e）{语句2}finally{语句3}其中，语句1是可能产生异常的代码；语句2是捕获某种异常对象时进行处理的代码，ExceptionType1代表某种异常类，e为相应的对象；语句3是其后必须执行的代码，无论是否捕获到异常。catch语句可以有一个或多个，但至少要有一个catch语句，finally语句可以省略。try-catch-finally语句的作用是，当try语句中的代码产生异常时，根据异常的不同，由不同catch语句中的代码对异常进行捕获并处理；如果没有异常，则catch语句不执行；而无论是否捕获到异常都必须执行finally中的代码。【例9-3】异常捕获和处理。设计思路：本例使用try-catch-finally语句对例9-2中产生的异常进行捕获和处理。publicclassTry2{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){inti=0;inta[]={5,6,7,8};for(i=0;i5;i++){try{System.out.println(a[+i+]=+a[i]);}catch(ArrayIndexOutOfBoundsExceptione){System.out.println(数组下标越界异常！);}finally{System.out.println(fianllyi=+i);}}}Java程序设计入门与精通161}程序运行效果如下：图9-3通过这个例子我们再来深入讨论try-catch-finally语句，以及使用时要注意的问题。⑴try语句try语句大括号{}中的这段代码可能会抛出一个或多个异常。也就是说，当某段代码在运行时可能产生异常的话，需要使用try语句来试图捕获这个异常⑵catch语句catch语句的参数类似于方法的声明，包括一个异常类型和一个异常对象。catch语句可以有多个，分别处理不同类的异常。Java运行时系统从上向下分别对每个catch语句处理的异常类型进行检测，直到找到与类型相匹配的catch语句为止。如果程序产生的异常和所有catch的处理的异常都不匹配，则这个异常将由Java虚拟机捕获并处理，此时与不使用try-catch-finally语句是一样的，这显然也不是我们所期望的结果。因此一般在使用catch语句时，最后一个将捕获Exception这个所有异常的超类，从而保证异常由对象自身来捕获和处理。⑶finally语句try所限定的代码中，当抛出一个异常时，其后的代码不会被执行。通过finally语句可以指定一块代码，无论try所指定的程序块中抛出异常，也无论catch语句的异常类型是否与所抛出的异常的类型一致，finally所指定的代码都要被执行，它提供了统一的出口。该语句是可以省略的。9.3抛出异常如前所述，在捕获一个异常前，必须有一段代码生成一个异常对象并把它抛出。抛出异常的既可以是Java运行时系统，如例9-2；也可以是程序员自己编写的代码，即在try语句中的代码本身不会有系统产生异常，而是由程序员故意抛出异常。9.3.1使用throw语句抛出异常使用throw语句抛出异常格式如下：第九章异常处理162throw异常对象其中，throw是关键字，异常对象是创建的异常类对象。【例9-4】抛出异常。设计思路：本例为求1-20的阶乘。在该例中使用主动抛出异常、再捕获并处理异常的方式解决数据溢出的问题。在每次乘法前先判断，如果结果会溢出，则由throw语句抛出一个异常，再由catch语句对捕获的异常进行处理。publicclassTry5{publicvoidrun(bytek){bytey=1,i=1;System.out.print(k+!=);//不换行输出for(i=1;i=k;i++){try{if(yByte.MAX_VALUE/i)//Integer类的常量，表示最大值thrownewException(overflow);//溢出时抛出异常elsey=(byte)(y*i);}catch(Exceptione){System.out.println(exception:+e.ge