Java程序開發(fā)教學課件：08-異常

Java程序設計

——異常處理重慶大學計算機學院

Java的異常處理1什么是異常2異常處理機制3異常的處理4創(chuàng)建用戶異常類1什么是異常異常(Exception)也叫例外。在Java編程語言中，異常就是程序在運行過程中由于硬件設備問題、軟件設計錯誤、缺陷等導致的程序錯誤。在軟件開發(fā)過程中，很多情況都將導致異常的產(chǎn)生，例如：(1)想打開的文件不存在；(2)網(wǎng)絡連接中斷；(3)操作數(shù)超出預定范圍；(4)正在裝載的類文件丟失；(5)訪問的數(shù)據(jù)庫打不開；1什么是異?？梢?，在程序中產(chǎn)生異常的現(xiàn)象是非常普遍的。在Java編程語言中，對異常的處理有非常完備的機制。異常本身作為一個對象，產(chǎn)生異常就是產(chǎn)生一個異常對象。這個對象可能由應用程序本身產(chǎn)生，也可能由Java虛擬機產(chǎn)生，這取決于產(chǎn)生異常的類型。該異常對象中包括了異常事件的類型以及發(fā)生異常時應用程序目前的狀態(tài)和調用過程。請看下面產(chǎn)生異常的例子。1什么是異?！纠?】文件操作將產(chǎn)生異常//Exception1.javaimportjava.io.*;classException1{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){FileInputStreamfis=newFileInputStream("text.txt");intb;while((b=fis.read())!=-1){System.out.print(b);}fis.close();}}1什么是異常當編譯這個程序時，屏幕上會輸出下面的信息：D:\user\chap08>javacException1.javaException1.java:5:unreportedexceptionjava.io.FileNotFoundException;mustbecaughtordeclaredtobethrownFileInputStreamfis=newFileInputStream("text.txt");

^Exception1.java:7:unreportedexceptionjava.io.IOException;mustbecaughtordeclaredtobethrownwhile((b=fis.read())!=-1){

^Exception1.java:10:unreportedexceptionjava.io.IOException;mustbecaughtordeclaredtobethrownfis.close();

^3errors1什么是異?！纠?】數(shù)組下標超界的例子//Exception2.javapublicclassException2{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){Stringlangs[]={"Java","VisaulBasic","C++"};inti=0;while(i<4){System.out.println(langs[i]);i++;}}}1什么是異常程序的編譯和運行結果如下：D:\user\chap08>javacException2.javaD:\user\chap08>javaException2JavaVisaulBasicC++Exceptioninthread"main"java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException:3atException2.main(Exception2.java:8)這個的例子編譯可以通過，但運行時出現(xiàn)異常信息被拋出。在其循環(huán)被執(zhí)行四次之后，數(shù)組下標溢出，程序終止，并帶有錯誤信息，就象前面所示的程序那樣。1什么是異常【例3】被0除的例子//Exception3.javaclassException3{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){inta=0;System.out.println(5/a);}}我們編譯這個程序得到其字節(jié)碼文件，然后運行它，屏幕上的顯示如下：D:\user\chap08>javacException3.javaD:\user\chap08>javaException3Exceptioninthread"main"java.lang.ArithmeticException:/byzeroatException3.main(Exception3.java:5)因為除數(shù)不能為0，所以在程序運行的時候出現(xiàn)了除以0溢出的異常事件。1什么是異常

在上面的三個例子中，我們都遇到了異常。屏幕上所顯示的信息java.io.IOException、java.io.FileNotFoundException、java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException

以及java.lang.ArithmeticException

1什么是異常

分別指明了異常的類型以及異常所在的包。同時我們也可以看到，對于某些異常，在程序中必須對它進行處理，否則編譯程序會指出錯誤(如例1)。但對另一些異常，在程序中可以不做處理，而直接由運行時系統(tǒng)來處理(如例3)。在下節(jié)中，我們將詳細了解這兩類異常，以及在程序中如何處理這兩類異常。

Java異常處理1什么是異常2異常處理機制3異常的處理4創(chuàng)建用戶異常類2異常處理機制2.1Java的異常處理機制2.2異常類的類層次2.3Throwable類的常用方法2.1Java的異常處理機制

在Java程序的執(zhí)行過程中，如果出現(xiàn)了異常事件，就會生成一個異常對象。這個對象可能是由正在運行的方法生成，也可能由Java虛擬機生成，其中包含一些信息指明異常事件的類型以及當異常發(fā)生時程序的運行狀態(tài)等。Java語言提供兩種處理異常的機制：

（1）捕獲異常

在Java程序運行過程中系統(tǒng)得到一個異常對象時，它將會沿著方法的調用棧逐層回溯，尋找處理這一異常的代碼。找到能夠處理這種類型異常的方法后，運行時系統(tǒng)把當前異常對象交給這個方法進行處理，這一過程稱為捕獲(catch)異常。這是一種積極的異常處理機制。如果Java運行時系統(tǒng)找不到可以捕獲異常的方法，則運行時系統(tǒng)將終止，相應的Java程序也將退出。

2.1Java的異常處理機制（2）聲明拋棄異常當Java程序運行時系統(tǒng)得到一個異常對象時，如果一個方法并不知道如何處理所出現(xiàn)的異常，則可在方法聲明時，聲明拋棄（throws）異常。2.2異常類的類層次

前面已經(jīng)提到，Java是采用面向對象的方法來處理錯誤的，一個異常事件是由一個異常對象來代表的。這些異常對象都對應于類java.lang.Throwable及其子類。下面我們就來看一下異常類的層次。

在java類庫的每個包中都定義了自己的異常類，所有這些類都直接或間接地繼承于類Throwable。下圖列舉了一些異常類并指明了它們的繼承關系。

2.2異常類的類層次

從上圖可以看出，Java中的異常事件分為兩大類。一類繼承于類Error，它的繼承關系如下：java.lang.Objectjava.lang.Throwablejava.lang.Error

常見的錯誤類有AnnotationFormatError,AssertionError,AWTError,LinkageError,CoderMalfunctionError,FactoryConfigurationError,ThreadDeath,VirtualMachineError,TransformerFactoryConfigurationError等，包括動態(tài)鏈接失敗、線程死鎖、圖形界面錯誤、虛擬機錯誤等，通常Java程序不應該捕獲這類異常，也不會拋棄這種異常。2.2異常類的類層次另外一類異常則繼承于類Exception，這是Java程序中所大量處理的異常。它的繼承關系如下：java.lang.Objectjava.lang.Throwablejava.lang.Exception常見的異常類有：AclNotFoundException,PrintException,GeneralSecurityException,InterruptedException,InvalidPreferencesFormatException,ParseException,RuntimeException,SAXException,SQLException,TimeoutException,TransformerException,UnsupportedCallbackException,UnsupportedLookAndFeelException,URISyntaxException,UserException,XAException,XMLParseException,XPathException

等

其中包括了運行時異常和非運行時異常。

異常體系結構所有異常類型都是內置類Throwable的子類用于Java運行時系統(tǒng)來顯示與運行時系統(tǒng)本身有關的錯誤用于用戶程序可能捕獲的異常，也是用來創(chuàng)建用戶異常類型子類的類。Error類對象由Java虛擬機生成并拋出；Exception類對象由應用程序處理或拋出。2.2異常類的類層次

2.2異常類的類層次

常見的運行時異常如下：(1)類型轉換異常ClassCastExceptionStringstrName=newstring(“123”);intnNumber=(int)strName;(2)數(shù)組超界異常ArrayIndexOutBoundsExceptionint[]b=newint[10];b[10]=1000;(3)指定數(shù)組維數(shù)為負值異常NegativeArraySizeExceptionb[-1]=1001;(4)算術異常ArithmeticExceptionintb=0;a=500/b;(5)Java系統(tǒng)內部異常InternalExceptionJVM拋出的異常。(6)類型不符合異常IncompatibleTypeExceptionintn=12345;Strings=(String)n;(7)內存溢出異常OutOfMemeoryException(8)沒有找到類定義異常NoClassDefFoundExceptionaClassaa=newaClas();//但aClass類未定義。(9)空指針異常NullPointerExceptionintb[];b[0]=99;//沒有實例化，就訪問，將產(chǎn)生空指針。2.2異常類的類層次

常見的非運行時異常如下：(1)ClassNotFoundException：找不到類或接口所產(chǎn)生的異常(2)CloneNotSupportedException：使用對象的clone方法但無法執(zhí)行Cloneable所產(chǎn)生的異常。(3)IllegalAccessException：類定義不明確所產(chǎn)生的異常。例如：類不為public，或是包含一個類定義在另一個類庫內。(4)IOException：在一般情況下不能完成I/O操作所產(chǎn)生的異常。(5)EOFException:打開文件沒有數(shù)據(jù)可以讀取所產(chǎn)生的異常(6)FileNotFoundException:在文件系統(tǒng)中，找不到文件名稱或路徑所產(chǎn)生(7)InterruptedIOException:目前線程等待執(zhí)行，另一線程中斷目前線程I/O運行所產(chǎn)生的異常

在Sun公司提供的各種API包中，如java.io,,java.awt等，都提供不同情況下可能產(chǎn)生的異常。由于異常的種類非常多，需要讀者實際運用中逐漸掌握。

2.3Throwable類的常用方法

java.lng.Throwable類是所有Error類和Exception類的父類，常用的方法有fillInStackTrace()、getLocalizedMessage()、getMessage()、printStackTrace()、printStackTrace(PrintStream)、printStackTrace(PrintWriter)、toString()。(1)publicnativeThrowablefillInStackTrace()填寫執(zhí)行堆棧跟蹤信息。

該方法在應用程序重新拋出錯誤或異常時有用。例如：

try{a=b/c;}catch(ArithmeticExceptione){a=Integer.MAX_VALUE;throwe.fillInStackTrace();}(2)publicStringgetLocalizedMessage()生成該Throwable的本地化描述。

子類可能會覆蓋該方法以便產(chǎn)生一個特定于本地的消息。

對于未覆蓋該方法的子類，缺省地返回調用getMessage()的結果。

2.3Throwable類的常用方法

(3)publicStringgetMessage()返回該throwable對象的詳細信息。如果該對象沒有詳細信息則返回null。

(4)publicvoidprintStackTrace()把該Throwable和它的跟蹤情況打印到標準錯誤流。(5)publicvoidprintStackTrace(PrintStreams)把該Throwable和它的跟蹤情況打印到指定打印流。

(6)publicvoidprintStackTrace(PrintWriters)把該Throwable和它的跟蹤情況打印到指定打印流。(7)publicStringtoString()返回該throwable對象的簡短字符串描述。

Java異常處理1什么是異常2異常處理機制3異常的處理4創(chuàng)建用戶異常類3異常的處理3.1捕獲異常try-catch-finally3.2聲明拋棄異常3.3拋出異常3.1捕獲異常try-catch-finally

一個方法中如果對某種類型的異常對象提供了相應的處理代碼，則這個方法可捕獲該種異常。捕獲異常是通過try-catch-finally語句實現(xiàn)的。其語法為：try{

......

}catch(ExceptionName1e){

......

}catch(ExceptionName2e){

......

}

......

}finally{

......

}

1、try捕獲異常的第一步是用try{…}選定捕獲異常的范圍，由try所限定的代碼塊中的語句在執(zhí)行過程中可能會生成異常對象并拋棄。3.1捕獲異常try-catch-finally

2、catch原理每個try代碼塊可以伴隨一個或多個catch語句，用于處理try代碼塊中所生成的異常事件。catch語句只需要一個形式參數(shù)來指明它所能夠捕獲的異常類型,這個類必須是Throwable的子類,運行時系統(tǒng)通過參數(shù)值把被拋棄的異常對象傳遞給catch塊。catch塊中的代碼用來對異常對象進行處理，與訪問其它對象一樣，可以訪問一個異常對象的變量或調用它的方法。getMessage()是類Throwable所提供的方法，用來得到有關異常事件的信息，類Throwable還提供了方法printStackTrace()用來跟蹤異常事件發(fā)生時執(zhí)行堆棧的內容。例如：

3.1捕獲異常try-catch-finallytry{

......

}catch(FileNotFoundExceptione){

System.out.println(e);

System.out.println(“message:”+e.getMessage());

e.printStackTrace(System.out);

}catch(IOExceptione){

System.out.println(e);

}

3.1捕獲異常try-catch-finally

3、catch語句的順序

捕獲異常的順序和catch語句的順序有關，當捕獲到一個異常時，剩下的catch語句就不再進行匹配。因此，在安排catch語句的順序時，首先應該捕獲最特殊的異常，然后再逐漸一般化。也就是一般先安排子類，再安排父類。例如上面的程序如果安排成如下的形式：

try{

......

}catch(IOExceptione){

System.out.println(e);

System.out.println("message:"+e.getMessage());

e.printStackTrace(System.out);

}catch(FileNotFoundExceptione){

System.out.println(e);

}3.1捕獲異常try-catch-finally

由于第一個catch語句首先得到匹配，第二個catch語句將不會被執(zhí)行。編譯時將出現(xiàn)“catchnotreached”的錯誤。

4、finally捕獲異常的最后一步是通過finally語句為異常處理提供一個統(tǒng)一的出口，使得在控制流轉到程序的其它部分以前，能夠對程序的狀態(tài)作統(tǒng)一的管理。一般是用來關閉文件或釋放其他的系統(tǒng)資源。雖然finally作為try-catch-finally結構的一部分，但在程序是可選的，也就是說可以沒有finally語句。如果存在finally語句，不論try塊中是否發(fā)生了異常，是否執(zhí)行過catch語句，都要執(zhí)行finally語句。另外，try-catch-finally可以嵌套。3.2聲明拋棄異常

如果在一個方法中生成了一個異常，但是這一方法并不確切地知道該如何對這一異常事件進行處理，這時，該方法就應該聲明拋棄異常，使得異常對象可以從調用棧向后傳播，直到有合適的方法捕獲它為止。

聲明拋棄異常是在一個方法聲明中的throws子句中指明的。例如：

publicintread()throwsIOException{……}throws子句中同時可以指明多個異常，之間由逗號隔開。例如：

publicstaticvoidmain(Stringargs[])throws

IOException,IndexOutOfBoundsException{……}

最后，我們再次強調，對于非運行時例外，如前例中的IOException等，程序中必須要作出處理，或者捕獲，或者聲明拋棄。而對于運行時例外，如前例中的ArithmeticException，IndexOutOfBoundsException，則可以不做處理。3.2聲明拋棄異常

【例4】拋棄異常的例子（對例1進行改進）//Exception4.javaimportjava.io.*;publicclassException4{publicstaticvoidmain(Stringargs[])throwsFileNotFoundException,IOException{FileInputStreamfis=newFileInputStream(“text.txt”);intb;while((b=fis.read())!=-1){System.out.print(b);}fis.close();}}3.2聲明拋棄異常

【例5】捕獲異常的例子（對例1進行改進）importjava.io.*;publicclassException5{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){try{FileInputStreamfis=newFileInputStream(“text.txt”);intb;while((b=fis.read())!=-1){System.out.print(b);}fis.close();}catch(FileNotFoundExceptione){

System.out.println(e);

System.out.println("message:"+e.getMessage());

e.printStackTrace(System.out);

}catch(IOExceptione){

System.out.println(e);

}}}3.3拋出異常

拋出異常就是產(chǎn)生異常對象的過程，首先要生成異常對象，異?；蛘哂商摂M機生成，或者由某些類的實例生成，也可以在程序中生成。在方法中，拋出異常對象是通過throw語句實現(xiàn)的。例如：IOExceptione=newIOException();

throwe;可以拋出的異常必須是Throwable或其子類的實例。下面的語句在編譯時將會產(chǎn)生語法錯誤：thrownewString("throwanything");

自定義異常類必須是Throwable的直接或間接子類。

3.3拋出異?！纠?】顯示拋出異常詳細情況的例子//Exception6.javapublic

class

Exception6

{

public

static

void

main(String[]

args)

{

try

{

throw

new

Exception("My

Exception");

}

catch

(Exception

e)

{

System.err.println("Caught

Exception");

System.err.println("getMessage():"

+

e.getMessage());

System.err.println("getLocalizedMessage():"

+

e.getLocalizedMessage());

System.err.println("toString():"

+

e);

System.err.println("printStackTrace():");

e.printStackTrace();

}

}

}

3.3拋出異常程序運行結果如下:d:\user\chap08>javaException6CaughtExceptiongetMessage():MyExceptiongetLocalizedMessage():MyExceptiontoString():java.lang.Exception:MyExceptionprintStackTrace():java.lang.Exception:MyException atException6.main(Exception6.java:5)

Java異常處理1什么是異常2異常處理機制3異常的處理4創(chuàng)建用戶異常類4創(chuàng)建用戶異常類

如果Java提供的系統(tǒng)異常類型不能滿足程序設計的需求，我們可以設計自己的異常類型。從Java異常類的結構層次可以看出，Java異常的公共父類為Throwable。在程序運行中可能出現(xiàn)兩種問題：一種是由硬件系統(tǒng)或JVM導致的故障，Java定義該故障為Error。這類問題用戶程序不能夠處理的。另外一種問題是程序運行錯誤，Java定義為Exception。這種情況下，可以通過程序設計的調整來實現(xiàn)異常處理。因此，用戶定義的異常類型必須是Throwable的直接或間接子類。Java推薦用戶的異常類型以Exception為直接父類。創(chuàng)建用戶異常的方法如下：

4創(chuàng)建用戶異常類

classUserExceptionextendsException{UserException(){super();

……//其它語句}}我們在使用異常時，有以下幾點建議需要注意：(1)對于運行時例外，如果不能預測它何時發(fā)生，程序可以不做處理，而是讓Java虛機去處理它。(2)如果程序可以預知運行時例外可能發(fā)生的地點和時間，則應該在程序中進行處理，而不應簡單地把它交給運行時系統(tǒng)。

(3)在自定義異常類時，如果它所對應的異常事件通?？偸窃谶\行時產(chǎn)生的，而且不容易預測它將在何時、何處發(fā)生，則可以把它定義為運行時例外，否則應定義為非運行時例外。4創(chuàng)建用戶異常類

。【例7】用戶定義的異常類的使用//Exception8.javaclassMyotherExceptionextendsException{//用戶定義的異常publicMyotherException(){}publicMyotherException(Stringmsg){super(msg);}}4創(chuàng)建用戶異常類publicclassException8{publicstaticvoidf()throwsMyotherException{System.out.println("ThrowingMyotherExceptionfromf()");thrownewMyotherException();}publicstaticvoidg()throwsMyotherException{System.out.println("ThrowingMyotherExceptionfromg()");thrownewMyotherException("Originateding()");}

4創(chuàng)建用戶異常類publicstaticvoidmain(String[]args){try{f();}catch(MyotherExceptione){e.printStackTrace();}try{g();}catch(MyotherExceptione){e.printStackTrace();}}}4創(chuàng)建用戶異常類程序的運行結果如下：ThrowingMyotherExceptionfromf()ThrowingMyotherExcepti