模块3 面向对象编程高级 --- 第十一章：异常处理

第十一章 异常处理

主要知识点

　　1、异常产生的原因

　　2、标准异常类

　　3、Java的异常处理机制

　　4、异常的创建

　　5、异常的抛出

　　6、异常语句的编程

学习目标

　　熟悉异常产生的原因和标准异常类的用法。能够运用异常处理机制编写Java程序，提高安全性；

11.1 异常的分类

　　一旦出现异常，系统将会立刻中止程序的运行，并将控制权返回给操作系统，而此前分配的所有资源将继续保持原有状态，导致资源浪费。

11.1.1 异常的产生

　　程序员在编写程序时，难免会出现一些问题，导致程序运行时出现一些非正常的现象，例如，死循环、非正常退出等。称为运行错误，根据错误性质分为两类：

　　（1）致命性错误（Error）：简称为错误，如程序进入死循环，递归无法结束等，错误只能在编译阶段解决，进行时程序本身无法解决；

　　（2）非致命性错误（Exception）：如运算时除数为0，打开一个不存在的文件等。这类现象称为异常。

　　1、异常产生的原因：

　　（1）JVM检测到非正常的执行状态，这些状态可能由以下情况引起：

　　　　（1）表达式违反了Java语言的语义，如除数为0；

　　　　（2）装入或链接程序时出错；

　　　　（3）超出资源限制，如内存不足，这种异常是程序员无法预知的。

　　（2）程序代码中的throws语句被执行。

　　（3）因为代码段不同步而产生的，可能的原因是：

　　　　（1）Thread（线程）的stop方法被调用；

　　　　（2）JVM内部发生错误。

　　2、异常的层次结构：

　　Java程序的异常按照类的层次结构组织，所有异常类的父类是Throwable，它是Object类的直接子类，分为Error和Exception两个直接子类。而RuntimeException类是Exception类的直接子类。其中，Error类用来显示与系统本身有关的错误，其对象是由Java虚拟机生成并抛出；而Exception类是用来显示用户程序可能捕获的异常，也是用来创建用户异常类型子类的类，其对象由应用程序处理或抛出。  

11.1.2 Java定义的标准异常类

　　这些标准异常类分为两种：RuntimeException和Exception，前者是运行时异常，属于不可检测的异常类，后者是可检测的异常类。Java定义的标准异常类见下图所示：

11.2 异常处理机制

　　程序运行时如果发生异常，立即自动终止运行并输出提示信息，异常处理就是对所发生的异常进行处理，从而避免出现死机或者重启机器的现象。Java语言提供的异常处理机制，有助于找出异常类型并恢复它们。Java对于异常处理由两种：

　　（1）通过try-catch语句处理异常，把可能发生异常的语句放在try语句中，catch捕获异常并处理。

　　（2）把异常抛给上一层调用它的方法，由该方法进行异常处理或继续抛给上一层。

11.2.1 异常处理的语句结构

　　Java语句提供的异常处理机制是：try-catch-finally语句块进行异常的监视、捕获和处理，也可以通过throws语句抛出异常。含有异常处理机制程序的一般结构是：

try{ ......}                 // 这里写被监视的代码段，一旦发生异常，则由catch代码处理
catch(异常类型 e){ ......}    // 待处理的第一种异常
catch(异常类型 e){ ......}    // 待处理的第二种异常
......
finally{......}              // 最终处理的代码段

11.2.2 Throwable类的常用方法

　　Throwable是java.lang包中一个专门用来处理异常的类，Throwable类的方法均可以被其子类调用，用于显示异常类型、原因等信息。Throwable类的常用方法如下所示：

　　（1）getCause()：如果异常为空或者不存在或者不明，用它返回

　　（2）getLocalizedMessage()：返回本地化信息

　　（3）getMessage()：返回异常的原因

　　（4）getStackTrace()：返回堆栈跟踪信息

　　（5）printStackTrace()：打印堆栈的标准错误流

　　（6）printStackTrace()：打印堆栈的标准打印流

　　（7）toString()：// 返回简单描述；

　　对于程序运行时出现了没有声明的异常，程序本身无法捕获这种异常，系统采用的方法是：依次向上递交，由上一级处理，上一级处理不了，在向更上一级，直到最后操作系统为止。

11.2.3 异常类的创建

　　用户也可以创建自己的异常类，这种异常类一定是Exception或者Throwable的子类，因此，可以用建立类的语句来创建异常类，但需要集成某一个异常类。例如：

class 异常名 extends Exception{......}

　　用户一旦定义了自己的异常类，在程序中就可以像标准的异常类一样使用。需要为自定义异常类设计构造方法，以便方便构造自定义异常对象。

11.3 异常的抛出

　　所谓抛出异常，指的是在程序运行时如果出现异常，则执行相应的程序代码段，而不必让整个程序中止。因此需要有一段Java代码生成一个异常对象并把它抛弃。都可以通过throw语句或者是throws语句来实现抛出的。

11.3.1 throw语句

　　throw语句的格式为：

throw ThrowableObject;

　　其中ThrowableObject必须是Throwable类或其子类的对象。

11.3.2 throws语句

　　throws语句用来表明一个方法可能抛出的所有异常，对于大多数Exception子类和自定义异常类来说，Java编译器会强迫程序员在方法的声明语句中表明抛出的异常类型。以便于通知调用这个方法的其他方法准备捕获此异常。

习题

一、简答题

　　1、什么是异常？异常产生的原因有哪些？

　　2、为什么Java的异常处理技术优于传统程序的异常处理技术？

　　3、在Java代码中可用来处理异常的方式有哪些？

　　4、如果发生了一个异常，但是没有找到适当的异常处理程序，则会发生什么情况？

　　5、说明throw语句与throws语句有什么不同？

　　6、在设计catch块处理不同的异常时，一般应注意哪些问题？

二、操作题

　　1、编写一个程序，用来将作为命令行参数输入的值转换为数字，如果输入的值无法转换为数字，则程序应显示相应的错误信息，要求通过异常处理方法解决。

　　2、编写一个程序，用于将来自用户的两个数字接收为命令行参数。将第一个数字除以第二个数字并显示结果。代码应当处理引发的异常，即在输入的参数数量不足两个或用户输入0作为参数时引发异常。

　　3、编写一个程序，说明在一个catch处理程序中引发一个异常时会发生什么情况。

　　4、编写一个可演示用户自定义异常用法的程序，该程序接受用户输入的学生人数，当输入一个负数时，认为是非法的，用户自定义异常捕获此错误。

　　4、