《Java從小白到大牛》紙質版已經上架了!!!
很多事件並非總是按照人們自己設計意願順利發展的,而是有能夠出現這樣那樣的異常情況。例如:你計劃週末郊遊,你的計劃會安排滿滿的,你計劃可能是這樣的:從家裏出發→到達目的→游泳→燒烤→回家。但天有不測風雲,當前你準備燒烤時候天降大雨,你只能終止郊遊提前回家。“天降大雨”是一種異常情況,你的計劃應該考慮到這樣情況,並且應該有處理這種異常的預案。
爲增強程序的健壯性,計算機程序的編寫也需要考慮處理這些異常情況,Java語言提供了異常處理功能,本章介紹Java異常處理機制。
從一個問題開始
爲了學習Java異常處理機制,首先看看下面程序。
//HelloWorld.java文件
package com.a51work6;
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
int a = 0;
System.out.println(5 / a);
}
}
這個程序沒有編譯錯誤,但會發生如下的運行時錯誤:
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
at com.a51work6.HelloWorld.main(HelloWorld.java:9)
在數學上除數不能爲0,所以程序運行時表達式(5 / a)會拋出ArithmeticException異常,ArithmeticException是數學計算異常,凡是發生數學計算錯誤都會拋出該異常。
程序運行過程中難免會發生異常,發生異常並不可怕,程序員應該考慮到有可能發生這些異常,編程時應該捕獲並進行處理異常,不能讓程序發生終止,這就是健壯的程序。
異常類繼承層次
異常封裝成爲類Exception,此外,還有Throwable和Error類,異常類繼承層次如圖14-1所示。
Throwable類 {#throwable}
從圖14-1可見,所有的異常類都直接或間接地繼承於java.lang.Throwable類,在Throwable類有幾個非常重要的方法:
- String getMessage():獲得發生異常的詳細消息。
- void printStackTrace():打印異常堆棧跟蹤信息。
- String toString():獲得異常對象的描述。
提示 堆棧跟蹤是方法調用過程的軌跡,它包含了程序執行過程中方法調用的順序和所在源代碼行號。
爲了介紹Throwable類的使用,下面修改14.1節的示例代碼如下:
//HelloWorld.java文件
package com.a51work6;
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
int a = 0;
int result = divide(5, a);
System.out.printf("divide(%d, %d) = %d", 5, a, result);
}
public static int divide(int number, int divisor) {
try {
return number / divisor;
} catch (Throwable throwable) { ①
System.out.println("getMessage() : " + throwable.getMessage()); ②
System.out.println("toString() : " + throwable.toString()); ③
System.out.println("printStackTrace()輸出信息如下:");
throwable.printStackTrace(); ④
}
return 0;
}
}
運行結果如下:
getMessage() : / by zero
toString() : java.lang.ArithmeticException: / by zero
printStackTrace()輸出信息如下:
java.lang.ArithmeticException: / by zero
at com.a51work6.HelloWorld.divide(HelloWorld.java:17)
at com.a51work6.HelloWorld.main(HelloWorld.java:10)
divide(5, 0) = 0
將可以發生異常的語句System.out.println(5 / a)放到try-catch代碼塊中,稱爲捕獲異常,有關捕獲異常的相關知識會在下一節詳細介紹。在catch中有一個Throwable對象throwable,throwable對象是系統在程序發生異常時創建,通過throwable對象可以調用Throwable中定義的方法。
代碼第②行是調用getMessage()方法獲得異常消息,輸出結果是“/ by zero”。代碼第③行是調用toString()方法獲得異常對象的描述,輸出結果是java.lang.ArithmeticException: / by zero。代碼第④行是調用printStackTrace()方法打印異常堆棧跟蹤信息。
提示 堆棧跟蹤信息從下往上,是方法調用的順序。首先JVM調用是com.a51work6.HelloWorld類的main方法,接着在HelloWorld.java源代碼第10行調用com.a51work6.HelloWorld類的divide方法,在HelloWorld.java源代碼第17行發生了異常,最後輸出的是異常信息。
Error和Exception {#error-exception}
從圖14-1可見,Throwable有兩個直接子類:Error和Exception。
- Error
Error是程序無法恢復的嚴重錯誤,程序員根本無能爲力,只能讓程序終止。例如:JVM內部錯誤、內存溢出和資源耗盡等嚴重情況。
- Exception
Exception是程序可以恢復的異常,它是程序員所能掌控的。例如:除零異常、空指針訪問、網絡連接中斷和讀取不存在的文件等。本章所討論的異常處理就是對Exception及其子類的異常處理。
受檢查異常和運行時異常 {#-0}
從圖14-1可見,Exception類可以分爲:受檢查異常和運行時異常。
- 受檢查異常
如圖14-1所示,受檢查異常是除RuntimeException以外的異常類。它們的共同特點是:編譯器會檢查這類異常是否進行了處理,即要麼捕獲(try-catch語句),要麼不拋出(通過在方法後聲明throws),否則會發生編譯錯誤。它們種類很多,前面遇到過的日期解析異常ParseException。
- 運行時異常
運行時異常是繼承RuntimeException類的直接或間接子類。運行時異常往往是程序員所犯錯誤導致的,健壯的程序不應該發生運行時異常。它們的共同特點是:編譯器不檢查這類異常是否進行了處理,也就是對於這類異常不捕獲也不拋出,程序也可以編譯通過。由於沒有進行異常處理,一旦運行時異常發生就會導致程序的終止,這是用戶不希望看到的。由於14.2.1節除零示例的ArithmeticException異常屬於RuntimeException異常,見圖14-1所示,可以不用加try-catch語句捕獲異常。
提示 對於運行時異常通常不採用拋出或捕獲處理方式,而是應該提前預判,防止這種發生異常,做到未雨綢繆。例如14.2.1節除零示例,在進行除法運算之前應該判斷除數是非零的,修改示例代碼如下,從代碼可見提前預判這樣處理要比通過try-catch捕獲異常要友好的多。
//HelloWorld.java文件
package com.a51work6;
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
int a = 0;
int result = divide(5, a);
System.out.printf("divide(%d, %d) = %d", 5, a, result);
}
public static int divide(int number, int divisor) {
//判斷除數divisor非零,防止運行時異常
if (divisor != 0) {
return number / divisor;
}
return 0;
}
}
除了圖14-1所示異常,還有很多異常,本書不能一一窮盡,隨着學習的深入會介紹一些常用的異常,其他異常讀者可以自己查詢API文檔。
捕獲異常
在學習本內容之前,你先考慮一下,在現實生活中是如何對待領導交給你的任務呢?當然無非是兩種:自己有能解決的自己處理;自己無力解決的反饋給領導,讓領導自己處理。
那麼對待受檢查異常亦是如此。當前方法有能力解決,則捕獲異常進行處理;沒有能力解決,則拋出給上層調用方法處理。如果上層調用方法還無力解決,則繼續拋給它的上層調用方法,異常就是這樣向上傳遞直到有方法處理它,如果所有的方法都沒有處理該異常,那麼JVM會終止程序運行。
這一節先介紹一下捕獲異常。
try-catch語句 {#try-catch}
捕獲異常是通過try-catch語句實現的,最基本try-catch語句語法如下:
try{
//可能會發生異常的語句
} catch(Throwable e){
//處理異常e
}
- try代碼塊
try代碼塊中應該包含執行過程中可能會發生異常的語句。一條語句是否有可能發生異常,這要看語句中調用的方法。例如日期格式化類DateFormat的日期解析方法parse(),該方法的完整定義如下:
public Date parse(String source) throws ParseException
方法後面的throws ParseException說明:當調用parse()方法時有可以能產生ParseException異常。
提示 靜態方法、實例方法和構造方法都可以聲明拋出異常,凡是拋出異常的方法都可以通過try-catch進行捕獲,當然運行時異常可以不捕獲。一個方法聲明拋出什麼樣的異常需要查詢API文檔。
- catch代碼塊
每個try代碼塊可以伴隨一個或多個catch代碼塊,用於處理try代碼塊中所可能發生的多種異常。catch(Throwable e)語句中的e是捕獲異常對象,e必須是Throwable的子類,異常對象e的作用域在該catch代碼塊中。
下面看看一個try-catch示例:
//HelloWorld.java文件
package com.a51work6;
import java.text.DateFormat;
import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
Date date = readDate();
System.out.println("日期 = " + date);
}
// 解析日期
public static Date readDate() { ①
try {
String str = "2018-8-18"; //"201A-18-18"
DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
// 從字符串中解析日期
Date date = df.parse(str); ②
return date;
} catch (ParseException e) { ③
System.out.println("處理ParseException…");
e.printStackTrace(); ④
}
return null;
}
}
上述代碼第①行定義了一個靜態方法用來將字符串解析成日期,但並非所有的字符串都是有效的日期字符串,因此調用代碼第②行的解析方法parse()有可能發生ParseException異常,ParseException是受檢查異常,在本例中使用try-catch捕獲。代碼第③行的e就是ParseException對象。代碼第④行e.printStackTrace()是打印異常堆棧跟蹤信息,本例中的"2018-8-18"字符串是有個有效的日期字符串,因此不會發生異常。如果將字符串改爲無效的日期字符串,如"201A-18-18",則會打印信息。
處理ParseException
java.text.ParseException: Unparseable date: "201A-18-18"
日期 = null
at java.text.DateFormat.parse(Unknown Source)
at com.a51work6.HelloWorld.readDate(HelloWorld.java:24)
at com.a51work6.HelloWorld.main(HelloWorld.java:13)
提示 在捕獲到異常之後,通過e.printStackTrace()語句打印異常堆棧跟蹤信息,往往只是用於調試,給程序員提示信息。堆棧跟蹤信息對最終用戶是沒有意義的,本例中如果出現異常很有可能是用戶輸入的日期無效,捕獲到異常之後給用戶彈出一個對話框,提示用戶輸入日期無效,請用戶重新輸入,用戶重新輸入後再重新調用上述方法。這纔是捕獲異常之後的正確處理方案。
多catch代碼塊 {#catch}
如果try代碼塊中有很多語句會發生異常,而且發生的異常種類又很多。那麼可以在try後面跟有多個catch代碼塊。多catch代碼塊語法如下:
try{
//可能會發生異常的語句
} catch(Throwable e){
//處理異常e
} catch(Throwable e){
//處理異常e
} catch(Throwable e){
//處理異常e
}
在多個catch代碼情況下,當一個catch代碼塊捕獲到一個異常時,其他的catch代碼塊就不再進行匹配。
注意 當捕獲的多個異常類之間存在父子關係時,捕獲異常順序與catch代碼塊的順序有關。一般先捕獲子類,後捕獲父類,否則子類捕獲不到。
示例代碼如下:
//HelloWorld.java文件
package com.a51work6;
……
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
Date date = readDate();
System.out.println("讀取的日期 = " + date);
}
public static Date readDate() {
FileInputStream readfile = null;
InputStreamReader ir = null;
BufferedReader in = null;
try {
readfile = new FileInputStream("readme.txt"); ①
ir = new InputStreamReader(readfile);
in = new BufferedReader(ir);
// 讀取文件中的一行數據
String str = in.readLine(); ②
if (str == null) {
return null;
}
DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
Date date = df.parse(str); ③
return date;
} catch (FileNotFoundException e) { ④
System.out.println("處理FileNotFoundException...");
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) { ⑤
System.out.println("處理IOException...");
e.printStackTrace();
} catch (ParseException e) { ⑥
System.out.println("處理ParseException...");
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
上述代碼通過Java I/O(輸入輸出)流技術從文件readme.txt中讀取字符串,然後解析成爲日期。由於Java I/O技術還沒有介紹,讀者先不要關注I/O技術細節,這考慮調用它們的方法會發生異常就可以了。
在try代碼塊中第①行代碼調用FileInputStream構造方法可以會發生FileNotFoundException異常。第②行代碼調用BufferedReader輸入流的readLine()方法可以會發生IOException異常。從圖14-1可見FileNotFoundException異常是IOException異常的子類,應該先FileNotFoundException捕獲,見代碼第④行;後捕獲IOException,見代碼第⑤行。
如果將FileNotFoundException和IOException捕獲順序調換,代碼如下:
try{
//可能會發生異常的語句
} catch (IOException e) {
// IOException異常處理
} catch (FileNotFoundException e) {
// FileNotFoundException異常處理
}
那麼第二個catch代碼塊永遠不會進入,FileNotFoundException異常處理永遠不會執行。
由於上述代碼第⑥行ParseException異常與IOException和FileNotFoundException異常沒有父子關係,捕獲ParseException異常位置可以隨意放置。
try-catch語句嵌套 {#try-catch-0}
Java提供的try-catch語句嵌套是可以任意嵌套,修改14.3.2節示例代碼如下:
//HelloWorld.java文件
package com.a51work6;
… …
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
Date date = readDate();
System.out.println("讀取的日期 = " + date);
}
public static Date readDate() {
FileInputStream readfile = null;
InputStreamReader ir = null;
BufferedReader in = null;
try {
readfile = new FileInputStream("readme.txt");
ir = new InputStreamReader(readfile);
in = new BufferedReader(ir);
try { ①
String str = in.readLine(); ②
if (str == null) {
return null;
}
DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
Date date = df.parse(str); ③
return date;
} catch (ParseException e) {
System.out.println("處理ParseException...");
e.printStackTrace();
} ④
} catch (FileNotFoundException e) { ⑤
System.out.println("處理FileNotFoundException...");
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) { ⑥
System.out.println("處理IOException...");
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
上述代碼第①~④行是捕獲ParseException異常try-catch語句,可見這個try-catch語句就是嵌套在捕獲IOException和FileNotFoundException異常的try-catch語句中。
程序執行時內層如果會發生異常,首先由內層catch進行捕獲,如果捕獲不到,則由外層catch捕獲。例如:代碼第②行的readLine()方法可能發生IOException異常,該異常無法被內層catch捕獲,最後被代碼第⑥行的外層catch捕獲。
注意 try-catch不僅可以嵌套在try代碼塊中,還可以嵌套在catch代碼塊或finally代碼塊,finally代碼塊後面會詳細介紹。try-catch嵌套會使程序流程變的複雜,如果能用多catch捕獲的異常,儘量不要使用try-catch嵌套。特別對於初學者不要簡單地使用Eclipse的語法提示不加區分地添加try-catch嵌套,要梳理好程序的流程再考慮try-catch嵌套的必要性。
多重捕獲 {#-0}
多catch代碼塊客觀上提高了程序的健壯性,但是程序代碼量大大增加。如果有些異常雖然種類不同,但捕獲之後的處理是相同的,看如下代碼。
try{
//可能會發生異常的語句
} catch (FileNotFoundException e) {
//調用方法methodA處理
} catch (IOException e) {
//調用方法methodA處理
} catch (ParseException e) {
//調用方法methodA處理
}
三個不同類型的異常,要求捕獲之後的處理都是調用methodA方法。是否可以把這些異常合併處理,Java 7推出了多重捕獲(multi-catch)技術,可以幫助解決此類問題,上述代碼修改如下:
try{
//可能會發生異常的語句
} catch (IOException | ParseException e) {
//調用方法methodA處理
}
在catch中多重捕獲異常用“|”運算符連接起來。
注意 有的讀者會問什麼不寫成FileNotFoundException | IOException | ParseException 呢?這是因爲由於FileNotFoundException屬於IOException異常,IOException異常可以捕獲它的所有子類異常了。
配套視頻
https://edu.csdn.net/combo/detail/594
配套源代碼
http://www.zhijieketang.com/group/5