《Java語言程序設計》課件第5章

5.1異常分析及異常類

5.2異常處理

5.3小結

5.4習題

5.1.1一個有問題的程序

什么是異常？先來分析一個程序及其運行結果。

【例5-1】除零異常程序。

publicclassDivideZero{

intx;

publicstaticvoidmain(String[]args){

intresult;

5.1異常分析及異常類

DivideZerok=newDivideZero();

result=35/k.x;

System.out.println("result="+result);

System.out.println("programendsok");

}

}

程序運行結果如圖5-1所示。圖5-1DivideZero.java的運行結果這個程序在編譯時不會出現(xiàn)問題，但是在運行時出現(xiàn)了異常。通過提示信息可以知道，程序中第6行的位置出現(xiàn)了被0除的情況。再仔細考慮一下，原來在創(chuàng)建對象k的時候，其數(shù)據(jù)成員x被初始化成0，即k.x為0，而除0是非法的。

當程序運行時，會發(fā)生不正常的事件阻止事先設計好的程序的執(zhí)行，這些事件稱為異常。當這個程序運行到“35/k.x”時，Java拋出一個異常，該異常表示算術操作不能執(zhí)行，并且程序自動終止。Java拋出的這個異常為java.lang.ArithmeticException，是一個類。為什么運行結果有錯誤信息的提示呢？這與Java處理異常的機制有關。當Java拋出異常后，有幾件事會隨之發(fā)生。首先，同Java中其他對象的創(chuàng)建一樣，Java將使用new創(chuàng)建異常對象。然后，由于當前的執(zhí)行路徑不能繼續(xù)下去了，所以該路徑被終止，并且彈出對異常對象的引用。此時，異常處理機制接管程序，并開始尋找一個恰當?shù)牡胤絹砝^續(xù)執(zhí)行程序。這個恰當?shù)牡胤骄褪恰爱惓Ｌ幚沓绦颉保娜蝿帐菍⒊绦驈腻e誤狀態(tài)中恢復，以使程序要么換一種方式運行，要么以原有方式繼續(xù)運行下去。5.1.2異常類的組織

用面向對象的方法來進行異常處理，首先必須建立異常處理類的層次。在異常處理類層次的最上層有一個單獨的類叫做Throwable類，用來表示任何可以作為異常被拋出的類，每個異常類都是Throwable的子類。異常類的層次關系如下：

Throwable對象可分為兩種類型(從Throwable繼承而得到的類型)：Error用來表示編譯和系統(tǒng)錯誤(除特殊情況外，一般不用程序員關心)；Exception是可以被拋出的基本類型，在Java類庫、用戶方法以及運行故障中都可能拋出Exception型異常。所以Java程序員關心的基類型通常是Exception。對于Java異常類的全面了解可以查閱HTML格式的Java文檔。異常的基本概念是用名稱代表發(fā)生的問題，即可以望文知意。但需要指出的是，異常并非全是在java.lang包里定義的。有些異常是用來支持其他的程序包，如util、net和io，這些異常可以通過完整的名稱或者從其父類中看出，比如所有的輸出/輸出異常都是從java.io.IOException繼承而來的。同時，Java中異常的數(shù)目在持續(xù)增加，所使用的第三方類庫也可能會有自己的異常。所以對于異常，關鍵是理解概念以及了解如何使用。

Java異常處理主要通過5個關鍵字控制：try、catch、throw、throws和finally。try的意思是試一試它所包含的代碼段中是否會發(fā)生異常；當有異常時，用catch抓住它，并進行相應的處理，使程序不受該異常的影響繼續(xù)執(zhí)行下去；在程序中用throw明確引發(fā)異常；throws的作用是如果一個方法可以引發(fā)異常，而它本身并不對該異常處理，那么它必須將這個異常拋給調用它的方法；finally是無論發(fā)不發(fā)生異常都要被執(zhí)行的代碼。5.2異常處理5.2.1try/catch語句

1．try塊

對于異常處理，Java語言提供默認的處理方式。但使用此方式，一旦程序發(fā)生異常，程序就會終止運行并顯示一些信息，這樣用戶界面就不很友好。為了避免程序運行時可能出現(xiàn)的錯誤，將這些程序代碼放在try塊中，在這個塊里“嘗試”各種(可能產生異常的)方法調用，用來捕獲異常，所以稱其為try塊。try塊是跟在try關鍵字之后的普通程序塊：

try{

//可能拋出異常的代碼

}

2．catch塊

當然，拋出的異常必須在某處得到處理。這個“某處”就是“異常處理程序”，而且針對每個要捕獲的異常，得準備相應的處理程序。所以，緊跟在try語句后面設計了catch語句，用來指定需要捕捉的異常類型，形式如下：

try{

//可能拋出異常的代碼

}catch(Type1id1){//處理捕獲的第一類異常

}catch(Type2id2){

//處理捕獲的第二類異常

}catch(Type3id3){

//處理捕獲的第三類異常

}

//等等

catch子句(異常處理程序)就像是只接受一個特殊類型的參數(shù)的方法。異常處理程序必須緊跟在try塊之后，一旦出現(xiàn)異常情況，程序拋出一個異常并終止try程序的運行，異常處理機制將負責搜尋參數(shù)與異常類型相匹配的第一個處理程序。然后進入catch子句執(zhí)行，此時認為異常得到了處理。一旦catch子句結束，則處理程序的查找過程結束。需要注意的是，只有匹配的catch子句才能得到執(zhí)行。

現(xiàn)在針對DivideZero.java程序做幾種處理，分析運行結果，深入理解try/catch的處理機制。【例5-2】沒有cathch語句的程序。

publicclassDivideZero_Handle1{

intx;

publicstaticvoidmain(String[]args){

intresult;

DivideZero_Handle1k=newDivideZero_Handle1();try{

result=35/k.x;

System.out.println("result="+result);

}

System.out.println("programendsok！");

}

}

程序編譯結果如圖5-2所示。圖5-2DivideZero_Handle1.java的編譯結果【例5-3】只有一條cathch語句的程序。

publicclassDivideZero_Handle2{

intx;

publicstaticvoidmain(String[]args){

intresult;

DivideZero_Handle2k=newDivideZero_Handle2();

try{

result=35/k.x;System.out.println("result="+result);

}

catch(Exceptione){//捕獲異常

System.out.println("errorsoccur!");

}

System.out.println("programendsok！");

}

}

程序運行結果如圖5-3所示。圖5-3DivideZero_Handle2.java的運行結果【例5-4】顯示異常類對象的相關信息。

publicclassDivideZero_Handle3{

intx;

publicstaticvoidmain(String[]args){

intresult;

DivideZero_Handle3k=newDivideZero_Handle3();

try{

result=35/k.x;

System.out.println("result="+result);

}

catch(Exceptione){//將堆棧軌跡輸出到標準錯誤流

e.printStackTrace();

//得到這個對象的錯誤消息字符串

System.out.println("getmessage="+e.getMessage());

//得到這個對象的短說明

System.out.println("tostring="+e.toString());

}

System.out.println("programendsok！");

}

}

程序運行結果如圖5-4所示。圖5-4DivideZero_Handle3.java的運行結果

catch的參數(shù)e為Exception類型，它繼承了Throwable類。該類中有多個方法可以得到對象e的異常信息。

【例5-5】有多條catch語句的程序。

publicclassDivideZero_Handle4{

intx;

publicstaticvoidmain(String[]args){

intresult;

DivideZero_Handle4k=newDivideZero_Handle4();

try{result=35/k.x;

System.out.println("result="+result);

}

catch(ArrayStoreExceptione){//第1條catch語句

System.out.println("數(shù)組下標越界.");

}

catch(ArithmeticExceptione){//第2條catch語句

System.out.println("出現(xiàn)被0除的異常情況.");}

catch(Exceptione){//第3條catch語句

System.out.println("檢查除數(shù)的有效性.");

}

System.out.println("programendsok!");

}

}

程序運行結果如圖5-5所示。圖5-5DivideZero_Handle4.java的運行結果異常處理機制從多個catch子句中搜尋到參數(shù)與異常類型(ArithmeticException)相匹配的第一個處理程序，然后進入catch子句執(zhí)行處理程序，處理完后，跳出try/catch塊，繼續(xù)執(zhí)行程序。

實際上ArithmeticException異常類是Exception類的子類，如果將第二個catch語句屏蔽掉，異常處理機制就會順次找到第三個catch子句并執(zhí)行，情況與例5-4相同。程序運行結果如圖5-6所示。圖5-6屏蔽了第二個catch子句后的運行結果5.2.2throw/throws語句

1．throw語句

如果在執(zhí)行一段代碼時，需要程序進行其他處理，就可以借助于異常，使程序執(zhí)行指定的操作。產生異常又稱為拋出異常，如果要故意拋出ClassCastException異常(類強制轉換異常)，那么可以在try中增加下面的語句：

thrownewClassCastException();關鍵字throw的意思就是“拋出”，newClassCastException()就是創(chuàng)建了一個ClassCastException類的對象。

下面這個程序用來計算一個非負整數(shù)的平方根。

【例5-6】ThrowDemo.java程序。

publicclassThrowDemo{

intx;

publicThrowDemo(inttemp){

x=temp;

}

publicstaticvoidmain(String[]args){

ThrowDemok=newThrowDemo(-15);

try{

if(k.x<0)

thrownewException("需要計算的數(shù)必須是一個非負整數(shù)!");

else

System.out.println("sqrt("+k.x+")="+Math.sqrt(k.x));}

catch(Exceptione){

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

}

}

}

程序運行結果如圖5-7所示。圖5-7ThrowDemo.java的運行結果

2．throws語句

在ThrowDemo.java程序中，異常拋出后，是在異常被拋出的方法(main方法)中進行處理的。如果拋出的異常由調用它的方法完成處理該如何做？這時需要把異常從產生異常的方法中拋出，即利用throws關鍵字進行處理。假設將平方根的計算用sqrt方法進行設計，把異常從方法中拋出的程序是：

publicvoidsqrt()throwsException{

//求平方根的程序代碼

}

在方法的聲明中加上throwsException，就可以把sqrt方法中產生的異常拋出方法之外，留給調用它的其他方法(main方法)去處理?！纠?-7】利用throws語句處理ThrowDemo.java程序。

publicclassThrowsDemo_1{

intx;

publicThrowsDemo_1(inttemp){

x=temp;

}

publicvoidsqrt()throwsException{//方法聲明中拋出可能出現(xiàn)的異常

if(x<0)

thrownewException("需要計算的數(shù)必須是一個非負整數(shù)!");

elseSystem.out.println("sqrt("+x+")="+Math.sqrt(x));

}

publicstaticvoidmain(String[]args){

ThrowsDemo_1k=newThrowsDemo_1(-15);

try{

k.sqrt();}

catch(Exceptione){

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

}

}

}

程序運行結果如圖5-8所示。圖5-8ThrowsDemo_1.java的運行結果為了更好地理解throw和throws的用法，請閱讀和分析下面這個例題。

【例5-8】利用throw和throws語句進行非負整數(shù)的平方根計算。

publicclassThrowsDemo_2{

intx;

publicThrowsDemo_2(inttemp){

x=temp;

}

publicvoidsqrt()throwsException{

try{

if(x<0)

thrownewException("需要計算的數(shù)必須是一個非負整數(shù)!");

else

System.out.println("sqrt("+x+")="+Math.sqrt(x));

}

catch(Exceptione){//捕獲try語句中拋出的異常System.out.println("Caughtinsidesqrt_method:"+e.getMessage());

throwe;//拋出異常對象e，交給上一級方法—main

}

}

publicstaticvoidmain(String[]args){

ThrowsDemo_2k=newThrowsDemo_2(-15);

try{k.sqrt();

}

catch(Exceptione){//捕獲sqrt方法拋出的異常

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

}

}

}

程序運行結果如圖5-9所示。圖5-9ThrowsDemo_2.java的運行結果通過這個例題的演示，throw和throws的概念更加明顯：

(1)?throw出現(xiàn)在方法體中，用于拋出異常。當方法在執(zhí)行過程中遇到異常情況時，程序將異常信息封裝為異常對象，然后throw。

(2)?throws出現(xiàn)在方法的聲明中，表示該方法可能會拋出的異常，允許throws后面跟著多個異常類型。5.2.3finally語句

如果希望無論try塊中的異常是否拋出，程序都能執(zhí)行一段代碼，Java提供了另一種處理塊的語法，即finally關鍵字。

finally語句創(chuàng)建一個代碼塊，在try/catch語句后執(zhí)行，不管是否拋出異常，系統(tǒng)都將執(zhí)行finally語句的程序代碼。所以完整的異常處理應該如下面的形式：

try{

//可能拋出異常A、BorC

}catch(Aa1{//處理異常情況A

}catch(Bb1){

//處理異常情況B

}catch(Cc1){

//處理異常情況C

}finally{

//任何情況都必須執(zhí)行的代碼

}

【例5-9】程序FinallyTest.java對finally的使用情況作了測試。

publicclassFinallyTest{

intx;

publicFinallyTest(inttemp){

x=temp;

}publicstaticvoidmain(String[]args){

FinallyTestk=newFinallyTest(-15);

try{

if(k.x<0)

thrownewException("需要計算的數(shù)必須是一個非負整數(shù)!");

else

System.out.println("sqrt("+k.x+")="+Math.sqrt(k.x));

}catch(Exceptione){

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

}

finally{

System.out.println("被求平方根的數(shù)是:"+k.x);

}

}

}

程序運行結果如圖5-10所示。圖5-10FinallyTest.java的運行結果如果將-15改成16，程序的運行結果如圖5-11所示。

從兩個輸出結果中發(fā)現(xiàn)，無論異常是否被拋出，finally子句總能被執(zhí)行。使用finally語句可為異常處理提供統(tǒng)一的出口，一般來說可以在finally語句中進行資源清除工作，如關閉已打開的文件等。圖5-11對16求平方根的運行結果5.2.4自定義異常

Java提供的異常體系不可能預見所有可能出現(xiàn)的錯誤。在實際應用中，可以自己定義異常類來表示程序中可能會遇到的特定問題。

如果要建立自己的異常類，必須從已有的異常類繼承。根據(jù)前面的知識，異常處理類的頂層類是Throwable，但是Java程序員關心的基類型通常是它的子類Exception。所以可以通過繼承Exception類來創(chuàng)建自己的異常類，即只需提供一個構造方法并覆蓋要使用的方法即可。表5-1列出了Throwable類的構造函數(shù)。表5-1Throwable類的構造函數(shù)下面建立的是一個最簡單的異常類：

classSimpleExceptionextendsException{}

這個異常類讓編譯器產生了缺省的構造方法，它將自動調用基類的缺省構造器。

【例5-10】創(chuàng)建自定義異常類，完成輸入溫度的檢測報告。如果溫度高于75度，顯示不正常，否則均為正常。

classNewExceptionextendsException{

//創(chuàng)建自定義異常類

intvalue;

//帶參數(shù)的構造方法的定義

NewException(inttemp){

value=temp;

}

publicStringtoString(){

//覆蓋了父類方法toString(),使對象具有自己的顯示信息

return"NewException"+value+"度";}

}

publicclassTemperatureForecast{

staticvoidforecast(intvalue)throwsNewException{

//溫度檢測

if(value>75)

thrownewNewException(value);

else

System.out.println(value+"度:Noproblem.");

}publicstaticvoidmain(String[]args){

try{//檢測三個溫度

forecast(60);

forecast(55);

forecast(95);

}

catch(NewExceptione){//處理forecast方法中拋出的異常

System.out.println(e+":HigherTemperature！");

}

}

}

程序運行結果如圖5-12所示。圖5-12TemperatureForecast.java的運行結果

【例5-11】創(chuàng)建自定義異常類，完成對銀行賬目的操作處理。

類BankAccount維持銀行賬目的余額：

(1)它有兩個構造方法：①用空的余額創(chuàng)建一個新的銀行賬戶；②用正的余額創(chuàng)建一個新的銀行賬戶；

(2)提供三個實例方法支持余額的訪問和操作：①返回該銀行賬戶的余額；②向該銀行賬戶中存入正值的數(shù)額；③從該銀行賬戶中取出正值的數(shù)額。程序清單如下：

//創(chuàng)建自定義異常類，表示一個不正常的銀行賬目事件

classNegativeAmountExceptionextendsException{

//用消息s創(chuàng)建異常

publicNegativeAmountException(Strings){

super(s); //調用基類構造器，接受一個字符串作為參數(shù)

}

}//表示銀行賬目余額

classBankAccount{

intbalance;

//默認的構造方法,余額為空

publicBankAccount(){

balance=0;

}//特定的構造方法,余額為n

publicBankAccount(intn)throwsNegativeAmountException{

if(n>=0)

balance=n;

else

thrownewNegativeAmountException("Badbalance.");

}//返回當前的余額

publicintgetBanlance(){

returnbalance;

}

//存款:數(shù)額為n

publicvoidaddFunds(intn)throwsNegativeAmountException{

if(n>=0)

balance+=n;

elsethrownewNegativeAmountException("Badbalance.");

}

//取款:數(shù)額為n

publicvoidremoveFunds(intn)throwsNegativeAmountException{

if(n<0)

thrownewNegativeAmountException("Badbalance.");

elseif(balance<n)

thrownewNegativeAmountException("Badbalance.");

else

balance-=n;}

}

//進行業(yè)務操作

publicclassDeposits{

publicstaticvoidmain(String[]args){

try{

BankAccountk1=newBankAccount(500);

//向k1里存500