第7章 JAVA異常處理

第7章異常處理7.1異常的基本概念

7.2異常類(lèi)的繼承架構(gòu)

7.3拋出異常

7.4編寫(xiě)自己的異常類(lèi)

7.1異常的基本概念

異常也稱(chēng)為例外，是在程序運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的、會(huì)打斷程序正常執(zhí)行的事件。下面是幾種常見(jiàn)的異常：

(1)算術(shù)異常(ArithmeticException)。

(2)沒(méi)有給對(duì)象開(kāi)辟內(nèi)存空間時(shí)會(huì)出現(xiàn)空指針異常(NullPointerException)。

(3)找不到文件異常(FileNotFoundException)。

所以在程序設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到可能發(fā)生的異常事件，并做出相應(yīng)的處理，這樣才能保證程序的正常運(yùn)行。

7.1.1異常處理的目的

在沒(méi)有異常處理的語(yǔ)言中，必須使用if或switch等語(yǔ)句，配合所設(shè)想得到的錯(cuò)誤狀況來(lái)捕捉程序中所有可能發(fā)生的錯(cuò)誤。但為了捕捉這些錯(cuò)誤，編寫(xiě)出來(lái)的程序代碼中經(jīng)常有很多if語(yǔ)句，有時(shí)即使這樣也未必能捕捉到所有的錯(cuò)誤，而且這樣做勢(shì)必導(dǎo)致程序運(yùn)行效率的降低。

Java的異常處理機(jī)制恰好改進(jìn)了這一點(diǎn)，它具有易于使用，可自行定義異常類(lèi)，處理拋出異常的同時(shí)不會(huì)降低程序的運(yùn)行速度等優(yōu)點(diǎn)。因而在Java程序設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分地利用Java的異常處理機(jī)制，以增進(jìn)程序的穩(wěn)定性，提高效率。7.1.2簡(jiǎn)單的異常范例

Java本身已有相當(dāng)好的機(jī)制來(lái)處理異常的發(fā)生。本節(jié)主要介紹Java是如何處理異常的。下例TestException7_1是一個(gè)錯(cuò)誤的程序，它在訪問(wèn)數(shù)組時(shí)，下標(biāo)值已超過(guò)了數(shù)組下標(biāo)所容許的最大值，因此會(huì)有異常發(fā)生。

【例7-1】TestException7_1.java。在編譯時(shí)程序不會(huì)發(fā)生任何錯(cuò)誤，但是在執(zhí)行到第6行時(shí)會(huì)產(chǎn)生下列錯(cuò)誤信息：

Exceptioninthread"main"java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException:10

atTestException7_1.main(TestException7_1.java:6)

錯(cuò)誤的原因在于數(shù)組的下標(biāo)值超出了最大允許的范圍。Java發(fā)現(xiàn)這個(gè)錯(cuò)誤之后，便由系統(tǒng)拋出“ArrayIndexOutOf

BoundsException”這個(gè)種類(lèi)的異常，用來(lái)表示錯(cuò)誤的原因，并停止運(yùn)行程序。如果沒(méi)有編寫(xiě)相應(yīng)的處理異常的程序代碼，則Java的默認(rèn)異常處理機(jī)制會(huì)先拋出異常，然后停止程序運(yùn)行。7.1.3發(fā)生異常時(shí)的處理

TestException7_1的異常發(fā)生后，Java便把這個(gè)異常拋了出來(lái)，可是拋出來(lái)之后沒(méi)有程序代碼去捕捉它，所以程序到第6行便結(jié)束，程序根本不會(huì)執(zhí)行到第7行。如果加上捕捉異常的程序代碼，則可針對(duì)不同的異常做妥善的處理。這種處理的方式稱(chēng)為異常處理。

異常處理是由try、catch與finally三個(gè)關(guān)鍵字所組成的程序塊，其語(yǔ)法如下：上述語(yǔ)法是依據(jù)下列的順序來(lái)處理異常的：

(1)?try程序塊若有異常發(fā)生，則程序的運(yùn)行便中斷，并拋出“異常類(lèi)所產(chǎn)生的對(duì)象”。

(2)拋出的對(duì)象如果屬于catch括號(hào)內(nèi)欲捕捉的異常類(lèi)，則catch會(huì)捕捉此異常，然后進(jìn)到catch的塊中繼續(xù)運(yùn)行。

(3)無(wú)論try程序塊是否捕捉到異常，或者捕捉到的異常是否與catch括號(hào)中的異常相同，最后一定都會(huì)運(yùn)行finally塊中的程序代碼。

(4)?finally的程序代碼塊運(yùn)行結(jié)束后，程序再回到try-catch-finally塊之后繼續(xù)執(zhí)行。由上述過(guò)程可知，異常捕捉過(guò)程中做了兩個(gè)判斷：第一個(gè)是try程序塊是否有異常產(chǎn)生，第二個(gè)是產(chǎn)生的異常是否和catch括號(hào)內(nèi)欲捕捉的異常相同。值得一提的是，finally塊是可以省略的。如果省略了finally塊不寫(xiě)，則在catch塊運(yùn)行結(jié)束后，程序跳到try-catch塊之后繼續(xù)執(zhí)行。根據(jù)這些基本概念與運(yùn)行的步驟，可以繪制出如圖7-1所示的流程圖。

異常處理的語(yǔ)法格式中，“異常類(lèi)”指由程序拋出的對(duì)象所屬的類(lèi)，例如例7-1中出現(xiàn)的“ArrayIndexOutOfBoundsException”就屬于異常類(lèi)的一種。至于有哪些異常類(lèi)以及它們之間的繼承關(guān)系，本書(shū)后面小節(jié)將做更進(jìn)一步的探討。下面的程序代碼加入了try與catch，使得程序本身具有捕捉異常與處理異常的能力。圖7-1異常處理的流程圖輸出結(jié)果：

數(shù)組超出綁定范圍！

這里一定會(huì)被執(zhí)行！

main()方法結(jié)束！

程序說(shuō)明：

(1)第7行聲明一個(gè)名為arr的整型數(shù)組，并開(kāi)辟了5個(gè)數(shù)據(jù)空間。

(2)第8行為數(shù)組中的第10個(gè)元素賦值，此時(shí)已經(jīng)超出了該數(shù)組本身的范圍，所以會(huì)出現(xiàn)異常。發(fā)生異常之后，程序語(yǔ)句轉(zhuǎn)到catch語(yǔ)句中去處理，程序通過(guò)finally代碼塊統(tǒng)一結(jié)束。

(3)第5～9行的try塊用來(lái)檢查是否有異常發(fā)生。若有異常發(fā)生,且拋出的異常屬于ArrayIndexOutOfBoundsException類(lèi)，則運(yùn)行第10～13行的代碼塊。因?yàn)榈?行所拋出的異常正是ArrayIndexOutOfBoundsException類(lèi)，所以第12行會(huì)輸出“數(shù)組超出綁定范圍！”字符串。由本例可看出，通過(guò)異常機(jī)制，即使程序運(yùn)行時(shí)發(fā)生問(wèn)題，只要能捕捉到異常，程序便能順利地運(yùn)行到最后，且還能適時(shí)地加入對(duì)錯(cuò)誤信息的提示。

(4)第10行如果捕捉到了異常，則在catch括號(hào)內(nèi)的異常類(lèi)ArrayIndexOutOfBoundsException之后生成一個(gè)對(duì)象e，利用此對(duì)象可以得到異常的相關(guān)信息。下例說(shuō)明了類(lèi)對(duì)象e的應(yīng)用。例7-3省略了finally塊，但程序依然可以運(yùn)行。在第10行中，把catch后括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容想象成方法的參數(shù)，而e就是ArrayIndexOutOfBoundsException類(lèi)的對(duì)象。對(duì)象e接收到由異常類(lèi)所產(chǎn)生的對(duì)象之后，就進(jìn)到第11行，輸出“數(shù)組超出綁定范圍！”這一字符串，而第12行則輸出異常所屬的種類(lèi)，也就是java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException。java.lang正是ArrayIndexOutOfBoundsException類(lèi)所屬的包。

7.1.4異常處理的方法

當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，通?？梢杂脙煞N方法來(lái)處理：一種是交由Java默認(rèn)的異常處理機(jī)制進(jìn)行處理。采用這種處理方式時(shí)，Java通常只能輸出異常信息，接著便終止程序的運(yùn)行。例如，TestException7_1的異常發(fā)生后，Java默認(rèn)的異常處理機(jī)制會(huì)顯示：

Exceptioninthread"main"java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException:10

atTestException7_1.main(TestException7_1.java:6)

接著結(jié)束TestException7_1的運(yùn)行。

另一種處理方式是自行編寫(xiě)try-catch-finally塊來(lái)捕捉異常，如TestException7_2與TestException7_3。自行編寫(xiě)程序代碼來(lái)捕捉異常最大的好處是：可以靈活操控程序的流程，且可做出最適當(dāng)?shù)奶幚?。圖7-2繪出了異常處理機(jī)制的選擇流程。圖7-2異常處理的方法

7.2異常類(lèi)的繼承架構(gòu)

異常可分為兩大類(lèi)：java.lang.Exception類(lèi)與java.lang.Error類(lèi)。這兩個(gè)類(lèi)均繼承自java.lang.Throwable類(lèi)。圖7-3為T(mén)hrowable類(lèi)的繼承關(guān)系圖。從圖中可以看出，Java異常事件分為兩大類(lèi)：一大類(lèi)繼承Error類(lèi)，另一大類(lèi)繼承Exception類(lèi)。圖7-3Throwable

類(lèi)的繼承關(guān)系圖習(xí)慣上將Error與Exception類(lèi)統(tǒng)稱(chēng)為異常類(lèi)，但這兩者本質(zhì)上還是有所不同的。Error類(lèi)專(zhuān)門(mén)用來(lái)處理嚴(yán)重影響程序運(yùn)行的錯(cuò)誤，可是通常程序設(shè)計(jì)者不會(huì)設(shè)計(jì)程序代碼去捕捉這種錯(cuò)誤，其原因在于即使捕捉到它，也無(wú)法給予適當(dāng)?shù)奶幚恚鏙ava虛擬機(jī)出錯(cuò)就屬于一種Error。不同于Error類(lèi)，Exception類(lèi)包含了一般性異常，這些異常通常在捕捉到之后便可做妥善的處理，以確保程序繼續(xù)運(yùn)行，如TestException7_2中所捕捉到的ArrayIndexOutOfBoundsException就屬于這種異常。從圖7-3所示的異常類(lèi)的繼承關(guān)系圖中可以看出：Exception類(lèi)擴(kuò)展出數(shù)個(gè)子類(lèi)，其中IOException、RuntimeException是較常用的兩種。RuntimeException即使不編寫(xiě)異常處理的程序代碼，依然可以編譯成功，而這種異常必須在程序運(yùn)行時(shí)才有可能發(fā)生。與RuntimeException不同的是，IOException一定要編寫(xiě)異常處理的程序代碼才行，它通常用來(lái)處理與輸入/輸出相關(guān)的操作，如文件的訪問(wèn)、網(wǎng)絡(luò)的連接等。當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，發(fā)生異常的語(yǔ)句代碼會(huì)拋出一個(gè)異常類(lèi)的實(shí)例化對(duì)象，之后此對(duì)象與catch語(yǔ)句中類(lèi)的類(lèi)型進(jìn)行匹配，然后在相應(yīng)的catch中進(jìn)行處理。

7.3拋出異常

前兩節(jié)介紹了try-catch-finally程序塊的編寫(xiě)方法，本節(jié)將介紹如何拋出(throw)異常，以及如何由try-catch來(lái)接收所拋出的異常。拋出異常有下列兩種方式：

(1)在程序中拋出異常。

(2)指定方法拋出異常。

7.3.1在程序中拋出異常

在程序中拋出異常時(shí)，一定要用到throw這個(gè)關(guān)鍵字，其語(yǔ)法如下：

throw異常類(lèi)實(shí)例對(duì)象；

從上述格式中可以看出，在throw后面拋出的是一個(gè)異常類(lèi)的實(shí)例對(duì)象。

【例7-4】TestException7_4.java。程序說(shuō)明：

(1)該程序是要計(jì)算a/b的值。因b是除數(shù)，故不能為0。若b為0，則系統(tǒng)會(huì)拋出ArithmeticException異常，代表除到0這個(gè)數(shù)。

(2)在try塊中，利用第8行來(lái)判斷除數(shù)b是否為0。如果b=0，則運(yùn)行第9行的throw語(yǔ)句，拋出ArithmeticException異常；如果b不為0，則輸出a/b的值。在此例中強(qiáng)制把b設(shè)為0，因此try塊的第9行會(huì)拋出異常，并由第13行的catch捕捉到異常。

(3)拋出異常時(shí)，throw關(guān)鍵字所拋出的是異常類(lèi)的實(shí)例對(duì)象，因此第9行的throw語(yǔ)句必須使用new關(guān)鍵字來(lái)產(chǎn)生對(duì)象。7.3.2指定方法拋出異常

如果方法內(nèi)的程序代碼可能會(huì)發(fā)生異常，且方法內(nèi)又沒(méi)有使用任何代碼塊來(lái)捕捉這些異常，則必須在聲明方法時(shí)一并指明所有可能發(fā)生的異常，以便讓調(diào)用此方法的程序得以做好準(zhǔn)備來(lái)捕捉異常。也就是說(shuō)，如果方法會(huì)拋出異常，則可將處理此異常的try-catch-finally塊寫(xiě)在調(diào)用此方法的程序代碼內(nèi)。如果要由方法拋出異常，則方法必須采用下面的語(yǔ)法來(lái)聲明：

方法名稱(chēng)(參數(shù)…)throws異常類(lèi)1，異常類(lèi)2，…

下例指定由方法來(lái)拋出異常，注意此處把main()方法與add()方法編寫(xiě)在同一個(gè)類(lèi)內(nèi)。程序說(shuō)明：

(1)第1～10行聲明一個(gè)Test類(lèi)，此類(lèi)中有一個(gè)add(inta,intb)方法，但在此方法后用throws關(guān)鍵字拋出一個(gè)Exception異常。

(2)第15行實(shí)例化一個(gè)Test對(duì)象t。

(3)在第16行調(diào)用Test類(lèi)中的add()方法。

從上面的編譯結(jié)果可以看出，如果在類(lèi)的方法中用throws拋出一個(gè)異常，則在調(diào)用它的地方就必須明確地用try-catch來(lái)捕捉。 7.4編寫(xiě)自己的異常類(lèi)

Java可通過(guò)繼承的方式編寫(xiě)自己的異常類(lèi)。因?yàn)樗锌商幚淼漠惓ｎ?lèi)均繼承自Exception類(lèi)，所以自定義異常類(lèi)也必須繼承這個(gè)類(lèi)。自己編寫(xiě)異常類(lèi)的語(yǔ)法格式如下：

可以在自定義異常類(lèi)中編寫(xiě)方法來(lái)處理相關(guān)的事件，甚至不編寫(xiě)任何語(yǔ)句也可正常地工作，這是因?yàn)楦割?lèi)Exception已提供了相當(dāng)豐富的方法，通過(guò)繼承，子類(lèi)均可使用它們。程序說(shuō)明：

(1)第1～8行聲明一個(gè)DefaultException

類(lèi)，此類(lèi)繼承自Exception類(lèi)，所以此類(lèi)