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第十章、异常Exception

news 来源：原创 2024/9/20 0:13:37

第十章、异常Exception

10.1 异常的概念

引出异常：
（1）. 运行下面代码，看看有什么问题---->引出异常处理和异常处理机制

package chapter10.exception_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class Exception01 {public static void main(String[] args) {int num1=10;int num2=0;//当除数为0时,就会抛出异常：ArithmeticException,当抛出异常后,程序就退出了,不再执行下面的代码了//问题来了：当一个程序很大的时候,只是出现了一点小bug,不影响整个程序运行的时候,如果因为这个小bug而停止了整个程序运行//是不划算的,所以就提出来异常处理解决这个问题int res=num1/num2;System.out.println("程序正常运行.....");}
}

（2）. 对异常进行捕获，保证程序可以正常运行
将可能会出现的代码块–>选中–>快捷键ctrl+alt+t–>选中try-catch/直接按6

package chapter10.exception_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class Exception01 {public static void main(String[] args) {int num1=10;int num2=0;//当除数为0时,就会抛出异常：ArithmeticException,当抛出异常后,程序就退出了,不再执行下面的代码了//问题来了：当一个程序很大的时候,只是出现了一点小bug,不影响整个程序运行的时候,如果因为这个小bug而停止了整个程序运行//是不划算的,所以就提出来异常处理解决这个问题try {int res=num1/num2;} catch (Exception e) {e.printStackTrace();//抛出异常System.out.println(e.getMessage());//输出异常信息}System.out.println("程序正常运行.....");}
}
/*
/ by zero
程序正常运行.....
*/

异常基本介绍
（1）. 基本概念
Java语言中，将程序执行中发送不正常的情况称为“异常”。（开发过程中的语法错误和逻辑错误不是异常）
（2）. 执行过程中所发送的异常事件可分为两类
① Error（错误）：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。如比：StackOverflowError[栈溢出]和OOM（out of memory内存不足），Error是严重错误，程序就崩溃。
② Exception：其他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。比如空指针访问，试图读取不存在的文件，网络连接中断等等，Exception分为两大类：运行时异常[程序运行时，发送的异常]和编译时异常[编程时，编译器检测出的异常]

10.2 异常体系图（重点）

异常体系图，体系了继承和实现关系（简易版）
在IDEA中输入关键字Throwable后，ctr+b查看源码，然后直接右键->图表->显示图表。
选中Throwable，ctrl+alt+b可以添加子类或者右键显示实现就可以添加；ctrl+alt+b后直接按字母进行搜索即可出现搜索框。
异常体系图（完整版）

在这里插入图片描述

异常体系图的小结
（1）. 异常分为两大类，运行时异常和编译时异常
（2）. 运行时异常（编译器检测不出来），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，是程序员应该避免其出现的异常。Java.lang.RuntimeException类及它的子类都是运行时异常。
（3）. 对于运行时异常，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可以产生影响。
（4）. 编译时异常，是编译器要求必须处置的异常。比如：读取文件时，文件不存在，这就是编译器异常，必须处理才可执行。

10.3 常见的异常

常见的运行时异常
（1）. NullPointerException空指针异常
（2）. ArithmeticException数字运算异常
（3）. ArrayIndexOutOfBoundsException数组下标越界异常
（4）. ClassCastException类型转换异常
（5）. NumberFormatException数字格式不正常异常[]

（1）. NullPointerException空指针异常
当应用程序试图在需要对象的地方使用null时，抛出异常。

package chapter10.exception_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class NullPointerException_ {public static void main(String[] args) {String string=null;System.out.println(string.length());}
}
/*
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerExceptionat chapter10.exception_.NullPointerException_.main(NullPointerException_.java:10)*/

（2）. ArithmeticException数字运算异常
当出现异常的运算条件时，抛出此异常。例如，一个整数“除以零”时，抛出此类的一个实例。

（3）. ArrayIndexOutOfBoundsException数组下标越界异常
用非法索引访问数组时抛出的异常。如果索引为负或大于等于数组大小，则该索引为非法索引。

package chapter10.exception_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class ArrayIndexOutOfBoundsException_ {public static void main(String[] args) {int[] arr={1,2,3,4};for (int i = 0; i <= arr.length; i++) {System.out.println(arr[i]);}}
}
/*
1
2
3
4
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 4 out of bounds for length 4at chapter10.exception_.ArrayIndexOutOfBoundsException_.main(ArrayIndexOutOfBoundsException_.java:11)*/

（4）. ClassCastException类型转换异常
当试图将对象强制转换为不是实例的子类时，抛出该异常。例如，一下代码将生成一个ClassCastException异常。

package chapter10.exception_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class lassCastException_ {public static void main(String[] args) {A a=new B();//向上转型B b=(B)a;//向下转型C c=(C)a;//}
}class A{}
class B extends A{}
class C extends A{}
/*
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: class chapter10.exception_.B cannot be cast to class
chapter10.exception_.C (chapter10.exception_.B and chapter10.exception_.C are in unnamed module of loader 'app')at chapter10.exception_.lassCastException_.main(lassCastException_.java:11)*/

（5）. NumberFormatException数字格式不正常异常[]
当应用程序试图将字符串转成一种数值类型，但该字符串不能转换为设当格式时，抛出该异常=> 使用异常我们可以确保输入是满足条件数字。

package chapter10.exception_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class NumberFormatException_ {public static void main(String[] args) {String name="hello";int num=Integer.parseInt(name);}
}
/*
Exception in thread "main" java.lang.NumberFormatException: For input string: "hello"at java.base/java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65)at java.base/java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:652)at java.base/java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:770)at chapter10.exception_.NumberFormatException_.main(NumberFormatException_.java:10)*/

常见的编译异常
编译异常是指在编译期间，就必须处理的异常，否则代码不能通过编译。
（1）. SQLException 操作数据库时，查询表可能发生异常
（2）. IOException 操作文件时，发生的异常
（3）. FileNotFoundException 当操作一个不存在的文件时，发生异常
（4）. ClassNotFoundException 加载类，而该类不存在时，发生异常
（5）. EOFException 操作文件，到文件末尾，发生异常
（6）. IllegalArgumentException 参数异常
判断下面代码是否正确，为什么？

在这里插入图片描述

10.4 异常处理概念

基本介绍
异常处理就是当异常发生时，对异常处理的方式。
异常处理的方式
（1）. try-catch-finally
程序员在代码中捕获发生的异常，自行处理
（2）. throws
将发生的异常抛出，交给调用者（方法）来处理，最顶级的处理者就是JVM。
try-catch-finally处理机制
throws处理机制

在这里插入图片描述

10.5 异常处理分类

10.5.1 try-catch方式处理异常

java提供try和catch块来处理异常。try块用于包含可能会出现错误的代码。Catch块用于处理try块中发生的异常。可以根据需要再程序中有多个数量的try…catch块。

基本语法

try{//可疑代码//将异常生成对应的异常对象，传递给catch块
}catch (异常){//对异常的处理
}
//如果没有finally，语法是可以通过的

try-catch方式处理异常-注意事项
（1）. 如果异常发生了，则异常发生后面的代码不会执行，直接进入到代码块。
（2）. 如果异常没有发生，则顺序执行try的代码块，不会进入到catch。
（3）. 如果不希望不管是否发生异常，都执行某段代码（比如关闭连接，释放资源等），在后面加上finally{}。

try{//可疑代码//将异常生成对应的异常对象，传递给catch块
}catch (异常){//对异常的处理
}finally {//释放资源等..
}

如下代码，例子：TryCatchDetail01

package chapter10.try_;import java.util.Scanner;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class TryCatchDetail01 {public static void main(String[] args) {Scanner scanner=new Scanner(System.in);String str=scanner.next();try {int a=Integer.parseInt(str);//将输入的字符串类型的数字转换为整数类型System.out.println("数字："+a);//如果输入不是整数，这句话就不会执行} catch (NumberFormatException e) {System.out.println("异常信息："+e.getMessage());}finally {scanner.close();//不论是否发生异常都关闭资源}}
}
/*
输入：123
数字：123
输入：fa1
异常信息：For input string: "fa1"*/

（4）. 可以有多个catch语句，捕获不同的异常（进行不同的业务处理），要求父类异常在后，子类异常在前，比如（Exception在后，NullPointerException在前），如果发生异常，只会匹配一个catch。

try {
}catch (NullPointerException){
}catch (Exception){
}finally {
}

例子TryCatchDetail02

package chapter10.try_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class TryCatchDetail02 {public static void main(String[] args) {try {Person person = new Person();
//            person=null;//NullPointerExceptionperson.say();int i=10/0;//ArithmeticException//要求子类异常要写在父类异常前面,不然会报错} catch (NullPointerException e){System.out.println("空指针异常"+e.getMessage());} catch (Exception e) {System.out.println("算术异常"+e.getMessage());}finally {//这里可以没有System.out.println("有没有异常都执行....");}}
}class Person{public void say(){}
}
/*
算术异常/ by zero
有没有异常都执行....*/

（5）. 可以进行try-finally配合使用，这种用法相等于没有捕获异常，因此程序会直接崩掉。应用场景，就是执行一端代码，不管是否发生异常，都必须执行某个业务逻辑。

try{//代码
}final {//总是执行
}

例子：TryCatchDetail03

package chapter10.try_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class TryCatchDetail03 {public static void main(String[] args) {try {int n1=10;int n2=0;System.out.println(n1/n2);} finally {System.out.println("执行了finally...");}System.out.println("程序继续执行...");}
}
/*
执行了finally...
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zeroat chapter10.try_.TryCatchDetail03.main(TryCatchDetail03.java:12)*/

练习
（1）. 判断下面代码输出是什么？

package chapter10.try_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class TryCatchExercise01 {public static void main(String[] args) {System.out.println(method());//4}public static int method(){try {String[] strings=new String[3];if(strings[1].equals("mark")){//NullPointerExceptionSystem.out.println(strings[1]);}else {strings[3]="smith";}return 1;} catch (NullPointerException e) {return 2;}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){return 3;}finally {return 4;}}
}

（2）. 判断下面代码输出是什么？

package chapter10.try_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class TryCatchExercise02 {public static void main(String[] args) {System.out.println(method());//4}public static int method(){int i=1;i++;try {String[] strings=new String[3];if(strings[1].equals("mark")){//NullPointerExceptionSystem.out.println(strings[1]);}else {strings[3]="smith";}return 1;} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {return 2;}catch (NullPointerException e){return ++i;}finally {//必须执行return ++i;}}
}

（3）. 判断下面代码输出是什么？

package chapter10.try_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class TryCatchExercise03 {public static void main(String[] args) {System.out.println(method());//i=4//3}public static int method(){int i=1;i++;try {String[] strings=new String[3];if(strings[1].equals("mark")){//NullPointerExceptionSystem.out.println(strings[1]);}else {strings[3]="smith";}return 1;} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {return 2;}catch (NullPointerException e){return ++i;//i=3=>保存临时变量temp=3}finally {//必须执行++i;//4System.out.println("i="+i);}}
}

（4）. 如果用户输入的不是一个整数，就提示他反复输入，知道输入一个整数为止。（用异常来做）。（肯定要循环的，不然try块和catch块不管有没有问题,都只会执行一次）

package chapter10.try_;import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class TryCatchExercise04 {public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);int input = 0;boolean validInput = false;while (!validInput) {try {System.out.print("请输入一个整数: ");input = scanner.nextInt();validInput = true; // 如果能成功获取整数则退出循环} catch (InputMismatchException e) {System.out.println("对不起,你输入的不是整数,请重新输入~~~~");scanner.nextLine(); // 清除缓冲区的非整数输入}}System.out.println("你输入的整数是: " + input);scanner.close();}
}
/*
请输入一个整数: 123f
对不起,你输入的不是整数,请重新输入~~~~
请输入一个整数: fa
对不起,你输入的不是整数,请重新输入~~~~
请输入一个整数: 12
你输入的整数是: 12*/

try-catch-finally执行顺序小结
（1）. 如果没有出现异常，则执行try块中所有语句，不执行catch块中语句，如果有finally，最后还需执行finally里面的语句。
（2）. 如果出现异常，则try块中异常发生后，try块剩下的语句不再执行，将执行catch块中的语句，如果有finally，最后还需执行finally里面的语句。

10.5.2 Throws异常处理

基本介绍
（1）. 如果一个方法（中的语句执行时）可能生成某种异常，但是并不能确定如果处理这种异常，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。
（2）. 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。

package chapter10.throws_;import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class Throws01 {public static void main(String[] args) {}public void f2() throws FileNotFoundException {//1. 这里的异常是一个FileNotFoundException，属于编译异常 //2. 这里可以使用try-catch-finally//3. 也可以使用throws，抛出异常，让调用f2方法的调用者(方法)处理//4. throws后面的异常类型可以是具体产生的异常，也可以是父类异常//5. throws后面可以写多个异常，用逗号分隔。即异常列表。若父类异常都是一样的可以用父类异常替代FileInputStream fis=new FileInputStream("D://a.test");}
}

throws注意事项和使用细节
（1）. 对应编译异常，程序中必须处理，比如：try-catch-或者throws。
（2）. 对于运行时异常，程序中如果没有处理，默认就是throws的方式处理
（3）. 子类重写父类的方法时，对抛出异常的规定：子类重写的方法，所抛出的异常类型要么和父类抛出的异常一致，要么为父类抛出的异常类型的子类型。
（4）. 在throws过程中，如果有方法try-catch，相当于处理异常，就可以不必throws。

package chapter10.throws_;import java.io.FileNotFoundException;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class ThrowsDetail {public static void main(String[] args) {}public void f1(){//1.这里调用f2()会报错，因为f2抛出了一个编译异常//2.f1作为f2的调用者，必须处理这个编译异常//3.要么使用try-catch-finally处理，或者继续throws 这个编译异常f2();}public void f2() throws FileNotFoundException {}public void f3(){//1.这里调用f4()不会报错，因为f4抛出了一个运行异常//2.在Java中，并不要求程序员显示处理运行异常，因为有默认处理机制f4();}public void f4() throws ArithmeticException{}}class Father{public void method() throws RuntimeException{}
}
class Son extends Father{//（3）. 子类重写父类的方法时，对抛出异常的规定：子类重写的方法，// 所抛出的异常类型要么和父类抛出的异常一致，要么为父类抛出的异常类型的子类型。@Overridepublic void method() throws NullPointerException{}
}

10.6 自定义异常

基本概念
当程序中出现了某些“错误”，但该错误信息并没有在Throwable子类中描述处理，这个时候可以自己设计异常类，用于描述该错误信息。
自定义异常的步骤
（1）. 定义类：自定义异常类名（程序员自己写）继承Exception或RuntimeException
（2）. 如果继承Exception，属于编译异常
（3）. 如果继承RuntimeException，属于运行异常（一般来说，继承RuntimeException）
自定义异常的应用案例CustomException.java
当接收Person对象年龄时，要求范围在18-120之间，否则抛出一个自定义异常（要求继承RuntimeException），并给出提示信息。

package chapter10.customexception_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class CustomException01 {public static void main(String[] args) {int age=12;if(!(age>=18 && age<=120)){throw new AgeException("年龄需要在18-120之间");}System.out.println("你的年龄范围正确");}
}//1.一般情况下，都是自定义异常是继承RuntimeException
//2.即把自定义异常做成 运行时异常，好处是，可以使用默认的处理机制(比较方便)
class AgeException extends RuntimeException{public AgeException(String message) {super(message);}
}
/*
Exception in thread "main" chapter10.customexception_.AgeException: 年龄需要在18-120之间at chapter10.customexception_.CustomException01.main(CustomException01.java:11)*/

10.7 throw和throws的对比

throw和throws的区别

	意义	位置	后面跟的东西
throws	异常处理的一种方式	方法声明处	异常类型
throws	手动生成异常对象的关键字	方法体中	异常对象

package chapter10.customexception_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class ThrowException {public static void main(String[] args) {try {methodA();} catch (Exception e) {System.out.println(e.getMessage());}methodB();}/*1.首先调用methodA方法,进入catch块:输出进入方法A,抛出异常给对象e,再进入finally块:输出用A方法的finally,最后main方法的e.getMessage()2.调用methodB方法,进入catch块:输出进入方法B,再进入finally块:输出调用B方法的finally3.输出如下:进入方法A用A方法的finally制造异常进入方法B调用B方法的finally*/static void methodA(){try {System.out.println("进入方法A");throw new RuntimeException("制造异常");} finally {System.out.println("用A方法的finally");}}static void methodB(){try {System.out.println("进入方法B");//4return;} finally {System.out.println("调用B方法的finally");//5}}
}

10.8 本章作业

编程题
（1）. 编写应用程序EcmDef.java，接收命令行的两个参数（整数），计算两数相除。
（2）. 计算两个数相除，要求使用方法cal(int n1,int n2)
（3）. 对数据格式不正确，缺少命令行参数、除0进行异常处理。
解析：什么是命令行参数？其实就是args的参数。前面讲过怎么过去args参数。

package chapter10.task_;import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class Task01 {public static void main(String[] args) {try {// 检查是否提供了足够的命令行参数if (args.length != 2) {throw new IllegalArgumentException("需要输入两个整数作为命令行参数");}// 将命令行参数转换为整数int n1 = Integer.parseInt(args[0]);int n2 = Integer.parseInt(args[1]);// 计算并输出结果double result = cal(n1, n2);System.out.println("两数相除的结果是：" + result);} catch (NumberFormatException e) {System.out.println("输入的参数格式不正确，请输入整数。");} catch (IllegalArgumentException e) {System.out.println(e.getMessage());} catch (ArithmeticException e) {System.out.println("除数不能为零。");}}public static double cal(int n1, int n2) {if (n2 == 0) {throw new ArithmeticException("除数不能为零。");}return (double) n1 / n2;}
}
//输出：两数相除的结果是：2.0

判断下面代码是否会发生异常，如果会，是哪种异常？如果不会，则打印结果是什么？

package chapter10.task_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class Task02 {public static void main(String[] args) {if(args[4].equals("john")){//可能发生NullPointerExceptionSystem.out.println("hello");}else{System.out.println("hi");}Object obj=args[2];Integer i =(Integer) obj;//一定会发生ClassCasException}
}

写出下面代码输出结果

package chapter10.task_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class Task03 {public static void main(String[] args) {try {func();System.out.println("a");} catch (Exception e) {System.out.println("c");//2}System.out.println("d");//3}public static void func(){try {throw new RuntimeException();}finally {System.out.println("b");//1}}
}

写出下面代码输出结果

package chapter10.task_;/*** @aim java基础学习* @note java笔记*/
public class Task04 {public static void main(String[] args) {try {showExce();System.out.println("a");} catch (Exception e) {System.out.println("b");//1} finally {System.out.println("c");//2}System.out.println("d");//3}public static void showExce() throws Exception{throw new Exception();}
}