Java异常-介绍

异常的基本概念

异常（Exception）是程序在运行时发生的、不正常的或意外的状况，它打断了程序的正常执行流程。在编程中，异常用于处理错误情况，使得程序能够以一种优雅的方式响应错误，而不是简单地崩溃或终止执行。

异常的定义

在Java等编程语言中，异常被定义为一种特殊的对象，它是Throwable类或其子类的实例。当程序中出现错误情况时，Java虚拟机（JVM）会创建一个表示该错误的异常对象，并将其抛出（throw）。程序的其余部分可以通过捕获（catch）这个异常对象来响应错误，并执行相应的错误处理代码。

异常的分类

Java中的异常主要分为两大类：检查型异常（Checked Exceptions）和非检查型异常（Unchecked Exceptions）。此外，还有一种特殊的错误（Errors），它也被视为异常的一种，但通常不由程序直接处理。

检查型异常（Checked Exceptions）：
- 这些异常在编译时就被检查。如果方法可能抛出检查型异常，但方法本身没有处理这些异常（即没有try-catch块或没有在方法签名中声明throws），那么编译器会报错。
- 检查型异常通常是由外部因素导致的，如文件I/O错误、网络问题或SQL异常等。
- 常见的检查型异常包括IOException、SQLException等。
非检查型异常（Unchecked Exceptions）：
- 这些异常在编译时不会被检查。如果方法抛出了非检查型异常，那么调用者可以选择捕获这些异常，也可以选择不捕获。
- 非检查型异常通常是由程序逻辑错误或运行时问题导致的，如空指针异常（NullPointerException）、数组越界异常（ArrayIndexOutOfBoundsException）等。
- 非检查型异常包括运行时异常（RuntimeException及其子类）和错误（Error及其子类）。
错误（Errors）：
- 错误也是Throwable的子类，但它通常表示更严重的问题，如JVM内部错误、资源耗尽等。
- 错误很少由程序直接处理，因为大多数错误都是致命的，无法恢复。
- 常见的错误包括OutOfMemoryError、StackOverflowError等

异常处理的关键字

try：用于包裹可能抛出异常的代码块。try块中的代码会被监视，一旦发生异常，就会跳转到相应的catch块进行处理。
catch：用于捕获和处理异常。catch块跟在try块之后，用于捕获指定类型的异常，并对其进行处理。可以有多个catch块用于捕获不同类型的异常。
finally：用于定义无论是否发生异常都要执行的代码块。finally块必定会被执行，通常用于释放资源或进行清理工作。
throw：用于主动抛出异常。可以在代码中使用throw关键字抛出自定义异常对象或Java内置的异常对象。
throws：用于声明方法可能抛出的异常。在方法声明中可以使用throws关键字声明方法可能抛出的异常类型，让调用者知晓需要处理的异常。

Java异常处理流程

1. 异常的产生

当Java程序执行过程中遇到错误或异常情况时，会生成一个对应的异常对象。这个异常对象包含了异常的类型和异常发生时的相关信息。

2. 异常的抛出

异常对象一旦生成，就会被抛出。抛出异常的过程是自动的，由Java虚拟机（JVM）或程序中的throw语句完成。
如果是在JVM中自动抛出的异常（如数组越界、空指针引用等），则不需要程序员显式编写throw语句。
如果是程序员想要主动抛出异常，可以使用throw语句抛出一个自定义或Java内置的异常对象。

3. 异常的捕获

异常的捕获是通过try-catch语句实现的。try块中包含了可能产生异常的代码。
当try块中的代码执行时，如果发生了异常，JVM会查找与之匹配的catch块。
如果有匹配的catch块，则执行该catch块中的代码来处理异常。如果没有匹配的catch块，则异常会继续向上传播。

4. 异常的处理

在catch块中，可以对捕获到的异常进行处理。处理方式包括但不限于：
- 记录错误日志，以便后续分析。
- 向用户显示错误信息，提示用户发生了错误。
- 尝试恢复操作，使程序能够继续执行。
- 抛出新的异常，将当前异常封装为新的异常类型，并继续向上传播。

5. finally块的执行

finally块是可选的，但它提供了一个在try-catch结构结束时执行的代码块。
无论try块中的代码是否抛出异常，finally块中的代码都会被执行。这通常用于释放资源，如关闭文件、数据库连接等。
如果try块或catch块中有return语句，finally块仍然会执行，但return语句会在finally块执行完毕后才执行。

6. 异常的传递

如果在当前方法中无法处理某个异常，可以使用throws关键字将该异常传递给调用者。
调用者可以在自己的try-catch块中处理该异常，或者继续向上传递。
如果异常一直传递到main方法仍未被捕获，则程序会终止执行，并显示异常信息。

7. 自定义异常

Java允许开发者定义自己的异常类，以表示特定的错误情况。
自定义异常类通常继承自Exception或RuntimeException类，并可以根据需要添加额外的属性和方法。
通过使用自定义异常，开发者可以更精确地描述程序中可能出现的错误情况，并提供更清晰的错误信息。

示例

Java异常处理流程是通过try、catch和finally（以及可选的throw和throws）语句来实现的。当Java程序在执行过程中遇到异常情况时，它会立即停止当前的操作，并寻找最近的异常处理程序（即catch块）。如果找到了合适的处理程序，则程序将控制权转移到该处理程序；如果没有找到，则异常会被传播到上一层调用者，这个过程会一直继续，直到找到合适的处理程序或者达到程序的顶层（通常是main方法），如果仍然没有被处理，则程序会终止，并可能打印出堆栈跟踪信息。

以下是Java异常处理流程的示例：

public class ExceptionHandlingExample {  
  
    // 假设这个方法可能会抛出异常  
    public static void potentiallyDangerousMethod() throws Exception {  
        // 这里只是一个示例，实际上这里并不会抛出异常  
        // 但为了演示，我们假设在某个条件下会抛出异常  
        boolean somethingWentWrong = true; // 假设某个条件触发了异常  
        if (somethingWentWrong) {  
            throw new Exception("Something went wrong!");  
        }  
    }  
  
    public static void main(String[] args) {  
        try {  
            // 调用可能会抛出异常的方法  
            potentiallyDangerousMethod();  
  
            // 如果potentiallyDangerousMethod()正常执行完毕，没有抛出异常  
            // 则以下代码将执行  
            System.out.println("No exception was thrown.");  
  
        } catch (Exception e) {  
            // 如果potentiallyDangerousMethod()抛出了异常  
            // 则控制流将跳转到这里  
            System.err.println("An exception occurred: " + e.getMessage());  
            // 在这里，你可以对异常进行处理，比如记录日志、恢复操作等  
  
            // 你也可以选择重新抛出异常，让上一层调用者处理  
            // throw e; // 取消注释以重新抛出异常  
  
        } finally {  
            // 无论是否发生异常，finally块中的代码都会执行  
            // 它是用于清理资源的，比如关闭文件、数据库连接等  
            System.out.println("This code runs whether an exception occurs or not.");  
        }  
  
        // 程序继续执行，即使前面有异常发生（除非异常被重新抛出并传播到更高层）  
        System.out.println("Main method continues to execute.");  
    }  
}

在这个示例中

potentiallyDangerousMethod方法可能会抛出一个Exception（为了演示，我们假设在某个条件下会抛出）。
在main方法中，我们调用了potentiallyDangerousMethod，并且将其放在了try块中。
如果potentiallyDangerousMethod正常执行，则try块中的后续代码（在potentiallyDangerousMethod调用之后的打印语句）将执行。
如果potentiallyDangerousMethod抛出了异常，则try块中的剩余代码将被跳过，控制流将跳转到与异常类型相匹配的catch块。在这个例子中，我们捕获了Exception类型的异常，所以任何从potentiallyDangerousMethod抛出的Exception（或其子类）都将被这个catch块捕获。
在catch块中，我们打印了异常信息，并可以选择对异常进行处理（比如记录日志、执行恢复操作等）。在这个例子中，我们简单地打印了异常消息。
无论是否发生异常，finally块中的代码都会执行。它通常用于执行清理操作，比如关闭文件流、数据库连接等。
如果catch块中没有重新抛出异常，则程序将继续执行finally块之后的代码。如果catch块中重新抛出了异常，则异常处理流程将再次开始，寻找新的catch块来处理这个重新抛出的异常。

finally块是可选的，但在某些情况下（比如需要确保资源被释放时）它是非常重要的。另外，如果在try块或catch块中使用了return语句，则finally块仍然会执行。但是，请注意finally块中的代码不能阻止return语句的执行或改变其返回值（尽管可以通过抛出异常来做到这一点）。

结束

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