本文重在Java中異常機制的一些概念。寫本文的目的在于方便我很長時間后若是忘了這些東西可以通過這篇文章迅速回憶起來。

1. 異常機制

1.1 異常機制是指當程序出現(xiàn)錯誤后，程序如何處理。具體來說，異常機制提供了程序退出的安全通道。當出現(xiàn)錯誤后，程序執(zhí)行的流程發(fā)生改變，程序的控制權(quán)轉(zhuǎn)移到異常處理器。

1.2 傳統(tǒng)的處理異常的辦法是，函數(shù)返回一個特殊的結(jié)果來表示出現(xiàn)異常（通常這個特殊結(jié)果是大家約定俗稱的），調(diào)用該函數(shù)的程序負責檢查并分析函數(shù)返回的結(jié)果。這樣做有如下的弊端：例如函數(shù)返回-1代表出現(xiàn)異常，但是如果函數(shù)確實要返回-1這個正確的值時就會出現(xiàn)混淆；可讀性降低，將程序代碼與處理異常的代碼混在一起；由調(diào)用函數(shù)的程序來分析錯誤，這就要求客戶程序員對庫函數(shù)有很深的了解。

1.3 異常處理的流程

1.3.1 遇到錯誤，方法立即結(jié)束，并不返回一個值；同時，拋出一個異常對象

1.3.2 調(diào)用該方法的程序也不會繼續(xù)執(zhí)行下去，而是搜索一個可以處理該異常的異常處理器，并執(zhí)行其中的代碼

2 異常的分類

2.1 異常的分類

2.1.1 異常的繼承結(jié)構(gòu)：基類為Throwable，Error和Exception繼承Throwable，RuntimeException和IOException等繼承Exception，具體的RuntimeException繼承RuntimeException。

2.1.2 Error和RuntimeException及其子類成為未檢查異常（unchecked），其它異常成為已檢查異常（checked）。

2.2 每個類型的異常的特點

2.2.1 Error體系 Error類體系描述了Java運行系統(tǒng)中的內(nèi)部錯誤以及資源耗盡的情形。應用程序不應該拋出這種類型的對象（一般是由虛擬機拋出）。如果出現(xiàn)這種錯誤，除了盡力使程序安全退出外，在其他方面是無能為力的。所以，在進行程序設計時，應該更關注Exception體系。

2.2.2 Exception體系 Exception體系包括RuntimeException體系和其他非RuntimeException的體系

2.2.2.1 RuntimeException RuntimeException體系包括錯誤的類型轉(zhuǎn)換、數(shù)組越界訪問和試圖訪問空指針等等。處理RuntimeException的原則是：如果出現(xiàn)RuntimeException，那么一定是程序員的錯誤。例如，可以通過檢查數(shù)組下標和數(shù)組邊界來避免數(shù)組越界訪問異常。

2.2.2.2 其他（IOException等等）這類異常一般是外部錯誤，例如試圖從文件尾后讀取數(shù)據(jù)等，這并不是程序本身的錯誤，而是在應用環(huán)境中出現(xiàn)的外部錯誤。

2.3 與C++異常分類的不同

2.3.1 其實，Java中RuntimeException這個類名起的并不恰當，因為任何異常都是運行時出現(xiàn)的。（在編譯時出現(xiàn)的錯誤并不是異常，換句話說，異常就是為了解決程序運行時出現(xiàn)的的錯誤）。

2.3.2 C++中l(wèi)ogic_error與Java中的RuntimeException是等價的，而runtime_error與Java中非RuntimeException類型的異常是等價的。

3 異常的使用方法

3.1 聲明方法拋出異常

3.1.1 語法：throws（略）

3.1.2 為什么要聲明方法拋出異常？方法是否拋出異常與方法返回值的類型一樣重要。假設方法拋出異常確沒有聲明該方法將拋出異常，那么客戶程序員可以調(diào)用這個方法而且不用編寫處理異常的代碼。那么，一旦出現(xiàn)異常，那么這個異常就沒有合適的異?？刂破鱽斫鉀Q。

3.1.3 為什么拋出的異常一定是已檢查異常？ RuntimeException與Error可以在任何代碼中產(chǎn)生，它們不需要由程序員顯示的拋出，一旦出現(xiàn)錯誤，那么相應的異常會被自動拋出。而已檢查異常是由程序員拋出的，這分為兩種情況：客戶程序員調(diào)用會拋出異常的庫函數(shù)（庫函數(shù)的異常由庫程序員拋出）；客戶程序員自己使用throw語句拋出異常。遇到Error，程序員一般是無能為力的；遇到RuntimeException，那么一定是程序存在邏輯錯誤，要對程序進行修改（相當于調(diào)試的一種方法）；只有已檢查異常才是程序員所關心的，程序應該且僅應該拋出或處理已檢查異常。

3.1.4 注意：覆蓋父類某方法的子類方法不能拋出比父類方法更多的異常，所以，有時設計父類的方法時會聲明拋出異常，但實際的實現(xiàn)方法的代碼卻并不拋出異常，這樣做的目的就是為了方便子類方法覆蓋父類方法時可以拋出異常。

3.2 如何拋出異常

3.2.1 語法：throw（略）

3.2.2 拋出什么異常？對于一個異常對象，真正有用的信息時異常的對象類型，而異常對象本身毫無意義。比如一個異常對象的類型是ClassCastException，那么這個類名就是唯一有用的信息。所以，在選擇拋出什么異常時，最關鍵的就是選擇異常的類名能夠明確說明異常情況的類。

3.2.3 異常對象通常有兩種構(gòu)造函數(shù)：一種是無參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)；另一種是帶一個字符串的構(gòu)造函數(shù)，這個字符串將作為這個異常對象除了類型名以外的額外說明。

3.2.4 創(chuàng)建自己的異常：當Java內(nèi)置的異常都不能明確的說明異常情況的時候，需要創(chuàng)建自己的異常。需要注意的是，唯一有用的就是類型名這個信息，所以不要在異常類的設計上花費精力。

3.3 捕獲異常如果一個異常沒有被處理，那么，對于一個非圖形界面的程序而言，該程序會被中止并輸出異常信息；對于一個圖形界面程序，也會輸出異常的信息，但是程序并不中止，而是返回用戶界面處理循環(huán)中。

3.3.1 語法：try、catch和finally（略）控制器模塊必須緊接在try塊后面。若擲出一個異常，異?？刂茩C制會搜尋參數(shù)與異常類型相符的第一個控制器隨后它會進入那個catch 從句，并認為異常已得到控制。一旦catch 從句結(jié)束對控制器的搜索也會停止。

3.3.1.1 捕獲多個異常（注意語法與捕獲的順序）（略）

3.3.1.2 finally的用法與異常處理流程（略）

3.3.2 異常處理做什么？對于Java來說，由于有了垃圾收集，所以異常處理并不需要回收內(nèi)存。但是依然有一些資源需要程序員來收集，比如文件、網(wǎng)絡連接和圖片等資源。

3.3.3 應該聲明方法拋出異常還是在方法中捕獲異常？原則：捕捉并處理哪些知道如何處理的異常，而傳遞哪些不知道如何處理的異常

3.3.4 再次拋出異常

3.3.4.1 為什么要再次拋出異常？在本級中，只能處理一部分內(nèi)容，有些處理需要在更高一級的環(huán)境中完成，所以應該再次拋出異常。這樣可以使每級的異常處理器處理它能夠處理的異常。

3.3.4.2 異常處理流程對應與同一try塊的catch塊將被忽略，拋出的異常將進入更高的一級。

4 關于異常的其他問題

4.1 過度使用異常首先，使用異常很方便，所以程序員一般不再愿意編寫處理錯誤的代碼，而僅僅是簡簡單單的拋出一個異常。這樣做是不對的，對于完全已知的錯誤，應該編寫處理這種錯誤的代碼，增加程序的魯棒性。另外，異常機制的效率很差。

4.2 將異常與普通錯誤區(qū)分開對于普通的完全一致的錯誤，應該編寫處理這種錯誤的代碼，增加程序的魯棒性。只有外部的不能確定和預知的運行時錯誤才需要使用異常。

4.3 異常對象中包含的信息一般情況下，異常對象唯一有用的信息就是類型信息。但使用異常帶字符串的構(gòu)造函數(shù)時，這個字符串還可以作為額外的信息。調(diào)用異常對象的getMessage()、toString()或者printStackTrace()方法可以分別得到異常對象的額外信息、類名和調(diào)用堆棧的信息。并且后一種包含的信息是前一種的超集。

常用異常：

　　UnsupportedOperationException不支持的操作

　　IllegalArgumentException非法參數(shù)

　　IndexOutOfBoundsException索引出界

　　IllegalStateException非法狀態(tài)

異常跟普通的警告等有一定的區(qū)別。當應用程序發(fā)生異常時，會中斷正在執(zhí)行的程序的正常指令流。也就是說，發(fā)生異常后面的代碼將得不到正確的執(zhí)行。甚至還會觸發(fā)數(shù)據(jù)庫的回退操作。

    在Java開發(fā)平臺中，異常包括預定義異常與自定義異常。這兩種異常的類型互為補充。作為一個合格的程序開發(fā)人員，要善于在應用程序中使用異常。這可以提高應用程序的交互性。同時，也是保證應用程序正常運行的前提。故異常的處理對于開發(fā)一個優(yōu)秀的應用程序來說非常的重要。為此筆者認為程序開發(fā)人員應該對Java應用程序的常見異常有一個深入的了解。只有在了解這些常見異常的情況下，才能夠做好自定義異常的處理。

    一、常見異常的類型與原因。

    對于Java應用程序的常見異常，筆者認為程序開發(fā)人員要從兩個方面去了解。一是要知道有哪些常見的Java應用程序異常，二是需要知道哪些原因可能會造成這個異常。這不僅需要程序管理人員在日常工作中要注意積累，在必要的情況下還需要去從其它渠道收集資料。筆者對此就進行一個分析，希望能夠?qū)Ω魑怀绦蜷_發(fā)人員有一定的幫助。

    1、 SQLException：操作數(shù)據(jù)庫異常類。

    現(xiàn)在的Java應用程序大部分都是依賴于數(shù)據(jù)庫運行的。當Java應用程序與數(shù)據(jù)庫進行溝通時如果產(chǎn)生了錯誤，就會觸發(fā)這個類。同時會將數(shù)據(jù)庫的錯誤信息通過這個類顯示給用戶。也就是說，這個操作數(shù)據(jù)庫異常類是數(shù)據(jù)庫與用戶之間異常信息傳遞的橋梁。如現(xiàn)在用戶往系統(tǒng)中插入數(shù)據(jù)，而在數(shù)據(jù)庫中規(guī)定某個字段必須唯一。當用戶插入數(shù)據(jù)的時候，如果這個字段的值跟現(xiàn)有的紀錄重復了，違反了數(shù)據(jù)庫的唯一性約束，此時數(shù)據(jù)庫就會跑出一個異常信息。這個信息一般用戶可能看不到，因為其發(fā)生在數(shù)據(jù)庫層面的。此時這個操作數(shù)據(jù)庫異常類就會捕捉到數(shù)據(jù)庫的這個異常信息，并將這個異常信息傳遞到前臺。如此的話，前臺用戶就可以根據(jù)這個異常信息來分析發(fā)生錯誤的原因。這就是這個操作數(shù)據(jù)庫異常類的主要用途。在Java應用程序中，所有數(shù)據(jù)庫操作發(fā)生異常時，都會觸發(fā)這一個類。所有此時Java應用程序本身的提示信息往往過于籠統(tǒng)，只是說與數(shù)據(jù)庫交互出現(xiàn)錯誤，沒有多大的參考價值。此時反而是數(shù)據(jù)庫的提示信息更加有使用價值。

    2、 ClassCastException：數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換異常。

    在Java應用程序中，有時候需要對數(shù)據(jù)類型進行轉(zhuǎn)換。這個轉(zhuǎn)換包括顯示的轉(zhuǎn)換與隱式的轉(zhuǎn)換。不過無論怎么轉(zhuǎn)換，都必須要符合一個前提的條件，即數(shù)據(jù)類型的兼容性。如果在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程中，違反了這個原則，那么就會觸發(fā)數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換異常。如現(xiàn)在在應用程序中，開發(fā)人員需要將一個字符型的日期數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫所能夠接受的日期型數(shù)據(jù)，此時只需要在前臺應用程序中進行控制，一般不會有問題。但是，如果前臺應用程序缺乏相關的控制，如用戶在輸入日期的時候只輸入月、日信息，而沒有年份的信息。此時應用程序在進行數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換的時候，就會出現(xiàn)異常。根據(jù)筆者的經(jīng)驗，數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換異常在應用程序開發(fā)中使一個出現(xiàn)的比較多的異常，也是一個比較低級的異常。因為大部分情況下，都可以在應用程序窗口中對數(shù)據(jù)類型進行一些強制的控制。即在數(shù)據(jù)類型進行轉(zhuǎn)換之前，就保證數(shù)據(jù)類型的兼容性。如此的話，就不容易造成數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換異常。如在只允許數(shù)值類型的字段中，可以設置不允許用戶輸入數(shù)值以外的字符。雖然說有了異常處理機制，可以保證應用程序不會被錯誤的運行。但是在實際開發(fā)中，還是要盡可能多的預見錯誤發(fā)生的原因，盡量避免異常的發(fā)生。

    3、 NumberFormatException：字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)字類型時拋出的異常。

    在數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換過程中，如果是字符型轉(zhuǎn)換為數(shù)字型過程中出現(xiàn)的問題，對于這個異常在Java程序中采用了一個獨立的異常，即NumberFormatException.如現(xiàn)在講字符型的數(shù)據(jù)“123456”轉(zhuǎn)換為數(shù)值型數(shù)據(jù)時，是允許的。但是如果字符型數(shù)據(jù)中包含了非數(shù)字型的字符，如123#56，此時轉(zhuǎn)換為數(shù)值型時就會出現(xiàn)異常。系統(tǒng)就會捕捉到這個異常，并進行處理。

Java應用程序中常見的異常類還有很多。如未找到相應類異常、不允許訪問某些類異常、文件已經(jīng)結(jié)束異常、文件未找到異常、字段未找到異常等等。一般系統(tǒng)開發(fā)人員都可以根據(jù)這個異常名來判斷當前異常的類型。雖然不錯，但是好記性不如爛筆頭。程序開發(fā)人員在必要的時候（特別是存在自定義異常的時候），最后手頭有一份異常明細表。如此的話，無論是應用程序在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)問題，還是運行過程中接到用戶的投訴，都可以及時的根據(jù)異常名字來找到異常發(fā)生的原因。從而可以在最短時間內(nèi)解決異常，恢復應用程序的正常運行。這個措施筆者用了很多年，非常的有效。

    二、異常管理的實用建議。

    對于操作數(shù)據(jù)庫異常來說，Java應用程序只提供了一個異常類。故光憑Java應用程序的錯誤信息，往往不能夠幫助應用程序人員排除錯誤的原因。只能夠指名是應用程序錯誤還是數(shù)據(jù)庫錯誤導致的這個異常。為了更進一步指明問題的原因，在數(shù)據(jù)庫層面定義異常的時候，最好能夠說明具體的原因。如前臺應用程序可能會調(diào)用數(shù)據(jù)庫的函數(shù)或者過程。此時在數(shù)據(jù)庫的函數(shù)或者過程中做好能夠說明某個異常的具體原因。如根據(jù)某個基礎表生成另一張表的時候，某個字段不能夠為空等等。將這些異常信息說明清楚后，如果真的遇到類似的異常時，操作數(shù)據(jù)庫異常類就會將數(shù)據(jù)庫的異常信息反會給前臺用戶。從而有利于用戶尋找問題的原因，并在最短時間內(nèi)改正。當然，這需要Java程序員與數(shù)據(jù)庫設計人員進行協(xié)調(diào)。

    其次需要注意的是，異常并不是常態(tài)。也就是說，大部分異?？梢酝ㄟ^前提的合理預見與預防，來消除。如設計到四則運算，可以在前臺應用程序窗口中限制在除數(shù)字段內(nèi)輸入0值等手段來消除應用程序運行中可能產(chǎn)生的異常。不過這往往要求應用程序開發(fā)人員有比較豐富的工作經(jīng)驗以及由比較嚴密的思維邏輯。雖然這有一定的難度，但是筆者認為程序開發(fā)人員還是應該往這方面努力，而不要老是讓用戶作為你的試驗品，讓用戶來發(fā)現(xiàn)應用程序中的設計Bug.筆者認為，只有一些實在是程序人員無法控制的因素才允許拋出異常。如果應用程序開發(fā)人員能夠意識到這種錯誤、但是仍然沒有引起重視或者采取有效的措施防止出現(xiàn)這種異常，那么筆者是不允許的。

ArithmeticException（除數(shù)為0的異常）, BufferOverflowException（緩沖區(qū)上溢異常）, BufferUnderflowException（緩沖區(qū)下溢異常）, IndexOutOfBoundsException（出界異常）, NullPointerException（空指針異常）, EmptyStackException（空棧異常）, IllegalArgumentException（不合法的參數(shù)異常）, NegativeArraySizeException, NoSuchElementException, SecurityException, SystemException, UndeclaredThrowableException

       1. java.lang.NullPointerException

　　異常的解釋是"程序遇上了空指針"，簡單地說就是調(diào)用了未經(jīng)初始化的對象或者是不存在的對象，即把數(shù)組的初始化和數(shù)組元素的初始化混淆起來了。數(shù)組的初始化是對數(shù)組分配需要的空間，而初始化后的數(shù)組，其中的元素并沒有實例化，依然是空的，所以還需要對每個元素都進行初始化（如果要調(diào)用的話）

　　2. java.lang.ClassNotFoundException

　　異常的解釋是"指定的類不存在"。

　　3. java.lang.ArithmeticException　　

        這個異常的解釋是"數(shù)學運算異常"，比如程序中出現(xiàn)了除以零這樣的運算就會出這樣的異常。

　　4. java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException

　　異常的解釋是"數(shù)組下標越界"，現(xiàn)在程序中大多都有對數(shù)組的操作，因此在調(diào)用數(shù)組的時候一定要認真檢查，看自己調(diào)用的下標是不是超出了數(shù)組的范圍，一般來說，顯示（即直接用常數(shù)當下標）調(diào)用不太容易出這樣的錯，但隱式（即用變量表示下標）調(diào)用就經(jīng)常出錯了，還有一種情況，是程序中定義的數(shù)組的長度是通過某些特定方法決定的，不是事先聲明的，這個時候，最好先查看一下數(shù)組的length，以免出現(xiàn)這個異常。

　　5. java.lang.IllegalArgumentException

　　這個異常的解釋是"方法的參數(shù)錯誤"，比如g.setColor(int red,int green,int blue)這個方法中的三個值，如果有超過２５５的也會出現(xiàn)這個異常，因此一旦發(fā)現(xiàn)這個異常，我們要做的，就是趕緊去檢查一下方法調(diào)用中的參數(shù)傳遞是不是出現(xiàn)了錯誤。

　　6. java.lang.IllegalAccessException

　　這個異常的解釋是"沒有訪問權(quán)限"，當應用程序要調(diào)用一個類，但當前的方法即沒有對該類的訪問權(quán)限便會出現(xiàn)這個異常。對程序中用了Package的情況下要注意這個異常
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