異常分類

Java將異常分為兩種，Checked異常和Runtime異常。Java認(rèn)為Checked異常都是可以在編譯階段被處理的異常，所以它強(qiáng)制程序處理所有的Checked異常；而Runtime異常則無須處理。

try-catch塊

如果執(zhí)行try塊里的業(yè)務(wù)邏輯代碼時出現(xiàn)異常，系統(tǒng)自動生成一個異常對象，該異常對象被提交給Java運(yùn)行時環(huán)境，這個過程被稱為拋出異常，同時try塊后續(xù)代碼通常將得不到執(zhí)行。當(dāng)Java運(yùn)行時環(huán)境收到異常對象時，會尋找能處理該異常對象的catch塊，如果找到合適的catch塊，則把該異常對象交給該catch塊處理，這個過程被稱為捕獲異常：如果Java運(yùn)行時環(huán)境找不到捕獲異常的catch塊，則運(yùn)行時環(huán)境終止，Java程序也將退出。

注意不管程序代碼塊是否處于try塊中，甚至包括catch塊中的代碼，只要執(zhí)行該代碼塊時出現(xiàn)了異常，系統(tǒng)總會自動生成一個異常對象。如果程序沒有為這段代碼定義任何的catch塊，則Java運(yùn)行時環(huán)境無法找到處理該異常的catch塊，程序就在此退出。

當(dāng)Java運(yùn)行時環(huán)境接收到異常對象后，會依次判斷該異常對象是否是catch塊后異常類或其子類的實例，如果是，Java運(yùn)行時環(huán)境將調(diào)用該catch塊來處理該異常，否則再次拿該異常對象和下一個catch塊里的異常類進(jìn)行比較。try塊后可以有多個catch塊，這是為了針對不同的異常類提供不同的異常處理方式。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不同的意外情況時，系統(tǒng)會生成不同的異常對象，Java運(yùn)行時就會根據(jù)該異常對象所屬的異常類來決定使用哪個catch塊來處理該異常。

注意：try塊里聲明的變量是代碼塊內(nèi)局部變量，它只在try塊內(nèi)有效，在catch塊中不能訪問該變量。

異常類的繼承體系

Java提供了豐富的異常類，這些異常類之間有嚴(yán)格的繼承關(guān)系。

異常類繼承關(guān)系

Java把所有的非正常情況分成兩種：異常和錯誤，它們都繼承Throwable父類。Error錯誤一般是指與虛擬機(jī)相關(guān)的問題，如系統(tǒng)崩潰、虛擬機(jī)錯誤、動態(tài)鏈接失敗等，這種錯誤無法恢復(fù)或不可能捕獲，將導(dǎo)致應(yīng)用程序中斷。通常應(yīng)用程序無法處理這些錯誤，因此應(yīng)用程序不應(yīng)該試圖使用catch塊來捕獲Error對象。在定義該方法時，也無須在其throws子句中聲明該方法可能拋出Error異常及其任何子類。

進(jìn)行異常捕獲時不僅應(yīng)該把Exception類對應(yīng)的catch塊放在最后，而且所有父類異常的catch塊都應(yīng)該排在子類異常catch塊的后面，否則將出現(xiàn)編譯錯誤。

Java7提供的多異常捕獲

在Java7以前，每個?catch塊只能捕獲一種類型的異常，但從Java7開始，一個catch塊可以捕獲多種類型的異常。使用一個catch塊捕獲多種類型的異常時需要注意如下兩個地方：1.捕獲多種類型的異常時，多種異常類型之間用豎線|隔開。2.捕獲多種類型的異常時，異常變量有隱式的final修飾，因此程序不能對異常變量重新賦值。

多異常捕獲舉例

使用finally回收資源

有些時候，程序在try塊里打開了一些物理資源(例如數(shù)據(jù)庫連接、網(wǎng)絡(luò)連接和磁盤文件等)，這些物理資源都必須顯式回收。Java的垃圾回收機(jī)制不會回收任何物理資源，垃圾回收機(jī)制只能回收堆內(nèi)存中對象所占用的內(nèi)存。為了保證一定能回收try塊中打開的物理資源，異常處理機(jī)制提供了finally塊。不管try塊中的代碼是否出現(xiàn)異常，也不管哪一個catch塊被執(zhí)行，甚至在try塊或catch塊中執(zhí)行了return語句，finally塊總會被執(zhí)行(程序?qū)⒁\(yùn)行到return語句之前，會跳轉(zhuǎn)到finally塊中執(zhí)行，執(zhí)行完畢后會再執(zhí)行之前的return語句)。在通常情況下，一旦在方法里執(zhí)行到return語句的地方，程序?qū)⒘⒓唇Y(jié)束該方法，現(xiàn)在不會了，雖然return語句也強(qiáng)制方法結(jié)束，但一定會先執(zhí)行finally塊里的代碼，然后再執(zhí)行前面的return語句。但是如果在異常處理的catch塊或者try塊中執(zhí)行System.exit(1)語句來退出虛擬機(jī)，finally塊將失去執(zhí)行的機(jī)會。

異常處理語法結(jié)構(gòu)中只有try塊是必需的，catch塊和finally塊都是可選的，但catch塊和finally塊至少出現(xiàn)其中之一。

當(dāng)Java程序執(zhí)行try塊或catch塊時遇到了return或throw語句時，這兩個語句本都會導(dǎo)致該方法立即結(jié)束，但是系統(tǒng)并不會立即執(zhí)行這兩個語句，而是去尋找該異常處理流程中是否包含finally塊，如果沒有finally塊，程序立即執(zhí)行return或throw語句，方法終止；如果有finally塊，系統(tǒng)立即開始執(zhí)行finally塊，只有當(dāng)finally塊執(zhí)行完成后，系統(tǒng)才會再次跳回來執(zhí)行try塊或catch塊里的return或throw語句；如果finally塊里也使用了return或throw等導(dǎo)致方法終止的語句，finally塊已經(jīng)終止了方法，系統(tǒng)將不會跳回去執(zhí)行try塊或catch塊里的任何代碼。

Java7的自動關(guān)閉資源的try語句

當(dāng)程序使用finally塊關(guān)閉資源時，程序顯得異常臃腫。

Java7增強(qiáng)了try語句的功能，它允許在try關(guān)鍵字后緊跟一對圓括號，圓括號中可以聲明和初始化一個或多個資源。此處的資源指的是那些必須在程序結(jié)束時顯式關(guān)閉的資源(比如數(shù)據(jù)庫連接或網(wǎng)絡(luò)連接等)，try語句在自身結(jié)束時自動關(guān)閉這些資源。

需要指出的是，為了保證try語句可以正常關(guān)閉資源，這些資源實現(xiàn)類必須實現(xiàn)AutoCloseable或Closeable接口，實現(xiàn)這兩個接口就必須實現(xiàn)close()方法。Closeable是AutoCloseable的子接口，可以被自動關(guān)閉的資源類要么實現(xiàn)AutoCloseable接口，要么實現(xiàn)Closeable接口。Closeable接口里的close()方法聲明拋出了IOException，因此它的實現(xiàn)類在實現(xiàn)close()方法時只能聲明拋出IOException或其子類；AutoCloseable接口里的close()方法聲明拋出了Exception，因此它的實現(xiàn)類在實現(xiàn)close()方法時可以聲明拋出任何異常。

自動關(guān)閉資源的try語句舉例

自動關(guān)閉資源的try語句相當(dāng)于包含了隱式的finally塊(這個finally塊用于關(guān)閉資源)，因此這個try語句可以既沒有catch塊也沒有finally塊。如果程序需要，自動關(guān)閉資源的try語句后也可以帶多個catch塊和一個finally塊。

~Checked異常和Runtime異常

Java的異常被分為兩大類：Checked異常和Runtime異常。

Java認(rèn)為Checked異常都是可以被處理的異常，所以Java程序必須顯式處理Checked異常。如果程序沒有處理Checked異常，將無法通過編譯。對于Checked異常的處理方式有如下兩種：1.當(dāng)前方法明確知道如何處理該異常，程序應(yīng)該使用try...catch塊來捕獲該異常，然后在catch塊中處理該異常。2.當(dāng)前方法不知道如何處理這種異常，應(yīng)該在定義該方法時聲明拋出異常。即對于Checked異常，要么顯式聲明拋出，要么顯式捕獲并處理它。

Runtime異常則更加靈活，Runtime異常無須顯式聲明拋出，如果程序需要捕獲Runtime異常，也可以使用try...catch塊來實現(xiàn)。

Runtime異常非必須try...catch處理或顯式聲明拋出

使用throws聲明拋出異常

使用throws聲明拋出異常的思路是，當(dāng)前方法不知道如何處理這種類型的異常，該異常應(yīng)該由上級調(diào)用者處理；如果main方法也不知道如何處理這種類型的異常，也可以使用throws聲明拋出異常，該異常將交給JVM處理。JVM對異常的處理方法是，打印異常的跟蹤棧信息，并中止程序運(yùn)行，這就是前面程序在遇到異常后自動結(jié)束的原因。

throws聲明拋出的語法格式如下：throws ExceptionClass1,ExceptionClass2...

一旦使用throws語句聲明拋出該異常，程序就無須使用try...catch塊來捕獲該異常了。如果某段代碼中調(diào)用了一個帶throws聲明的方法，該方法聲明拋出了Checked異常，則表明該方法希望它的調(diào)用者來處理該異常。也就是說調(diào)用該方法時要么放在try塊中顯式捕獲該異常，要么放在另一個帶throws聲明拋出的方法中。

throws示例

使用throws聲明拋出異常時有一個限制，就是方法重寫時的一條規(guī)則：子類方法(重寫了父類的方法)聲明拋出的異常類型應(yīng)該是父類方法聲明拋出的異常類型的子類或相同，子類方法(重寫了父類的方法)聲明拋出的異常不允許比父類方法聲明拋出的異常多。

使用Checked異常至少存在如下兩大不便之處：1.對于程序中的Checked異常，Java要求必須顯式捕獲并處理該異常或者顯式聲明拋出該異常，這樣就增加了編程復(fù)雜度。2.如果在方法中顯式聲明拋出Checked異常，將會導(dǎo)致方法簽名與異常耦合，如果該方法是重寫父類的方法，則該方法拋出的異常還會受到被重寫方法所拋出異常的限制。

在大部分時候推薦使用Runtime異常，而不使用Checked異常。尤其當(dāng)程序需要自行拋出異常時，使用Runtime異常將更加簡潔。當(dāng)使用Runtime異常時，程序無須在方法中聲明拋出Checked異常，一旦發(fā)生了自定義錯誤，程序只管拋出Runtime異常即可。如果程序需要在合適的地方捕獲異常并對異常進(jìn)行處理，則一樣可以使用try…catch塊來捕獲Runtime異常。

使用throw拋出異常

當(dāng)程序出現(xiàn)錯誤時，系統(tǒng)會自動拋出異常；除此之外，Java也允許程序自行拋出異常，自行拋出異常使用throw語句來完成。 throw語句拋出的是一個異常實例，而且每次只能拋出一個異常實例。當(dāng)Java運(yùn)行時接收到開發(fā)者自行拋出的異常時，同樣會中止當(dāng)前的執(zhí)行流，跳到該異常對應(yīng)的catch塊，由該catch塊來處理該異常。也就是說，不管是系統(tǒng)自動拋出的異常，還是程序員手動拋出的異常，Java運(yùn)行時環(huán)境對異常的處理沒有任何差別。

如果throw語句拋出的異常是Checked異常，則該throw語句要么處于try塊里，顯式捕獲該異常，要么放在一個帶throws聲明拋出的方法中，即把該異常交給該方法的調(diào)用者處理；如果throw語句拋出的異常是Runtime異常，則該語句無須放在try塊里，也無須放在帶throws聲明拋出的方法中；程序既可以顯式使用try...catch來捕獲并處理該異常，也可以完全不理會該異常，把該異常交給該方法調(diào)用者處理。拋出Checked異常則可以讓編譯器提醒程序員必須處理該異常。

throw示例

自定義異常類

用戶自定義異常都應(yīng)該繼承Exception基類，如果希望自定義Runtime異常，則應(yīng)該繼承Runtime Exception基類。定義異常類時通常需要提供兩個構(gòu)造器：一個是無參數(shù)的構(gòu)造器，另一個是帶一個字符串參數(shù)的構(gòu)造器，這個字符串將作為該異常對象的描述信息(也就是異常對象的getMessage()方法的返回值)。

catch和throw同時使用

前面介紹的異常處理方式有如下兩種：1.在出現(xiàn)異常的方法內(nèi)捕獲并處理異常，該方法的調(diào)用者將不能再次捕獲該異常。2.該方法簽名中聲明拋出該異常，將該異常完全交給方法調(diào)用者處理。

在實際應(yīng)用中往往需要更復(fù)雜的處理方式，當(dāng)一個異常出現(xiàn)時，單靠某個方法無法完全處理該異常，必須由幾個方法協(xié)作才可完全處理該異常。也就是說，在異常出現(xiàn)的當(dāng)前方法中，程序只對異常進(jìn)行部分處理，還有些處理需要在該方法的調(diào)用者中才能完成，所以應(yīng)該再次拋出異常，讓該方法的調(diào)用者也能捕獲到異常。為了實現(xiàn)這種通過多個方法協(xié)作處理同一個異常的情形，可以在catch塊中結(jié)合throw語句來完成。

catch與throw同時使用示例

Java7增強(qiáng)的throw語句

增強(qiáng)throw語句

異常鏈

對于一個真實的企業(yè)級應(yīng)用來說，當(dāng)業(yè)務(wù)邏輯層訪問數(shù)據(jù)持久層出現(xiàn)SQLException異常時，程序不應(yīng)該把底層的SQLException異常傳到用戶界面。通常的做法是：程序先捕獲原始異常，然后在catch塊中再throw一個新的業(yè)務(wù)異常，新的業(yè)務(wù)異常中包含了對用戶的提示信息，這種處理方式被稱為異常轉(zhuǎn)譯。

這種捕獲一個異常然后接著拋出另一個異常，并把原始異常信息保存下來是一種典型的鏈?zhǔn)教幚?23種設(shè)計模式之一：職責(zé)鏈模式)，也被稱為"異常鏈"。

在JDK4以前，程序員必須自己編寫代碼來保持原始異常信息。從JDK4以后，所有Throwable的子類在構(gòu)造器中都可以接收一個cause對象作為參數(shù)。這個cause就用來表示原始異常，這樣可以把原始異常傳遞給新的異常，使得即使在當(dāng)前位置創(chuàng)建并拋出了新的異常，你也能通過這個異常鏈追蹤到異常最初發(fā)生的位置。例如希望通過SalException去追蹤到最原始的異常信息，則可以將該方法改寫為如下形式。

異常鏈?zhǔn)纠?/div>

上面程序代碼創(chuàng)建SalException對象時，傳入了一個SQLException和Exception對象，而不是傳入了一個String對象，這就需要SalException類有相應(yīng)的構(gòu)造器。從JDK4以后，Throwable基類已有了一個可以接收Exception參數(shù)的方法，所以可以采用如下代碼來定義SalException類。

SalException示例

Java異常跟蹤棧

異常對象的printStackTrace()方法用于打印異常的跟蹤棧信息，根據(jù)printStackTrace()方法的輸出結(jié)果，開發(fā)者可以找到異常的源頭，并跟蹤異常觸發(fā)的過程。

面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序運(yùn)行時，經(jīng)常會發(fā)生一系列方法調(diào)用，從而形成"方法調(diào)用棧"，異常的傳播則相反：只要異常沒有被完全捕獲(包括異常沒有被捕獲或異常被處理后重新拋出了新異常)，異常從發(fā)生異常的方法逐漸向外傳播，首先傳給該方法的調(diào)用者，該方法調(diào)用者再次傳給其調(diào)用者…...直至最后傳到main方法，如果main方法依然沒有處理該異常，JVM會中止該程序，并打印異常的跟蹤棧信息。

異常跟蹤棧示例

異常跟蹤棧

一行行地往下看，跟蹤棧總是最內(nèi)部的被調(diào)用方法逐漸上傳直到最外部業(yè)務(wù)操作的起點(diǎn)，通常就是程序的入口main方法或Thread類的run()方法(多線程的情形)。

多線程情形示例

多線程下異常跟蹤棧

異常傳播到Thread類的run方法就會結(jié)束(如果該異常沒有得到處理，將會導(dǎo)致該線程中止運(yùn)行)。