JAVA異常處理機制

異常處理是程序設計中一個非常重要的方面，也是程序設計的一大難點，從C開始，你也許已經知道如何用if...else...來控制異常了，也許是自發的，然而這種控制異常痛苦，同一個異常或者錯誤如果多個地方出現，那麼你每個地方都要做相同處理，感覺相當的麻煩！ Java語言在設計的當初就考慮到這些問題，提出異常處理的框架的方案，所有的異常都可以用一個類型來表示，不同類型的異常對應不同的子類異常（這裏的異常包括錯誤概念），定義異常處理的規範，在1.4版本以後增加了異常鏈機制，從而便於跟蹤異常！這是Java語言設計者的高明之處，也是Java語言中的一個難點，下面是我對Java異常知識的一個總結，也算是資源回收一下。 
一、Java異常的基礎知識 
異常是程序中的一些錯誤，但並不是所有的錯誤都是異常，並且錯誤有時候是可以避免的。比如說，你的代碼少了一個分號，那麼運行出來結果是提示是錯誤java.lang.Error；如果你用System.out.println(11/0)，那麼你是因爲你用0做了除數，會拋出java.lang.ArithmeticException的異常。 
有些異常需要做處理，有些則不需要捕獲處理，後面會詳細講到。 
天有不測風雲，人有旦夕禍福，Java的程序代碼也如此。在編程過程中，首先應當儘可能去避免錯誤和異常發生，對於不可避免、不可預測的情況則在考慮異常發生時如何處理。 
Java中的異常用對象來表示。Java對異常的處理是按異常分類處理的，不同異常有不同的分類，每種異常都對應一個類型（class），每個異常都對應一個異常（類的）對象。 
異常類從哪裏來？有兩個來源，一是Java語言本身定義的一些基本異常類型，二是用戶通過繼承Exception類或者其子類自己定義的異常。Exception 類及其子類是 Throwable 的一種形式，它指出了合理的應用程序想要捕獲的條件。 
異常的對象從哪裏來呢？有兩個來源，一是Java運行時環境自動拋出系統生成的異常，而不管你是否願意捕獲和處理，它總要被拋出！比如除數爲0的異常。二是程序員自己拋出的異常，這個異常可以是程序員自己定義的，也可以是Java語言中定義的，用throw 關鍵字拋出異常，這種異常常用來向調用者彙報異常的一些信息。 
異常是針對方法來說的，拋出、聲明拋出、捕獲和處理異常都是在方法中進行的。 
Java異常處理通過5個關鍵字try、catch、throw、throws、finally進行管理。基本過程是用try語句塊包住要監視的語句，如果在try語句塊內出現異常，則異常會被拋出，你的代碼在catch語句塊中可以捕獲到這個異常並做處理；還有以部分系統生成的異常在Java運行時自動拋出。你也可以通過throws關鍵字在方法上聲明該方法要拋出異常，然後在方法內部通過throw拋出異常對象。finally語句塊會在方法執行return之前執行，一般結構如下： 
try{ 
程序代碼 
}catch(異常類型1 異常的變量名1){ 
程序代碼 
}catch(異常類型2 異常的變量名2){ 
程序代碼 
}finally{ 
程序代碼 
} 
catch語句可以有多個，用來匹配多個異常，匹配上多箇中一個後，執行catch語句塊時候僅僅執行匹配上的異常。catch的類型是Java語言中定義的或者程序員自己定義的，表示代碼拋出異常的類型，異常的變量名錶示拋出異常的對象的引用，如果catch捕獲並匹配上了該異常，那麼就可以直接用這個異常變量名，此時該異常變量名指向所匹配的異常，並且在catch代碼塊中可以直接引用。這一點非常非常的特殊和重要！ 
Java異常處理的目的是提高程序的健壯性，你可以在catch和finally代碼塊中給程序一個修正機會，使得程序不因異常而終止或者流程發生以外的改變。同時，通過獲取Java異常信息，也爲程序的開發維護提供了方便，一般通過異常信息就很快就能找到出現異常的問題（代碼）所在。 
Java異常處理是Java語言的一大特色，也是個難點，掌握異常處理可以讓寫的代碼更健壯和易於維護。 
二、Java異常類類圖 
下面是這幾個類的層次圖： 
java.lang.Object 
java.lang.Throwable 
java.lang.Exception 
java.lang.RuntimeException 
java.lang.Error 
java.lang.ThreadDeath 
下面四個類的介紹來自java api 文檔。 
1、Throwable 
Throwable 類是 Java 語言中所有錯誤或異常的超類。只有當對象是此類（或其子類之一）的實例時，才能通過 Java 虛擬機或者 Java throw 語句拋出。類似地，只有此類或其子類之一纔可以是 catch 子句中的參數類型。 
兩個子類的實例，Error 和 Exception，通常用於指示發生了異常情況。通常，這些實例是在異常情況的上下文中新近創建的，因此包含了相關的信息（比如堆棧跟蹤數據）。 
2、Exception 
Exception 類及其子類是 Throwable 的一種形式，它指出了合理的應用程序想要捕獲的條件，表示程序本身可以處理的異常。 
3、Error 
Error 是 Throwable 的子類，表示僅靠程序本身無法恢復的嚴重錯誤，用於指示合理的應用程序不應該試圖捕獲的嚴重問題。 
在執行該方法期間，無需在方法中通過throws聲明可能拋出但沒有捕獲的 Error 的任何子類，因爲Java編譯器不去檢查它，也就是說，當程序中可能出現這類異常時，即使沒有用try...catch語句捕獲它，也沒有用throws字句聲明拋出它，還是會編譯通過。 
4、RuntimeException 
RuntimeException 是那些可能在 Java 虛擬機正常運行期間拋出的異常的超類。Java編譯器不去檢查它，也就是說，當程序中可能出現這類異常時，即使沒有用try...catch語句捕獲它，也沒有用throws字句聲明拋出它，還是會編譯通過，這種異常可以通過改進代碼實現來避免。 
5、ThreadDeath 
調用 Thread 類中帶有零參數的 stop 方法時，受害線程將拋出一個 ThreadDeath 實例。 
僅當應用程序在被異步終止後必須清除時才應該捕獲這個類的實例。如果 ThreadDeath 被一個方法捕獲，那麼將它重新拋出非常重要，因爲這樣才能讓該線程真正終止。 
如果沒有捕獲 ThreadDeath，則頂級錯誤處理程序不會輸出消息。 
雖然 ThreadDeath 類是“正常出現”的，但它只能是 Error 的子類而不是 Exception 的子類，因爲許多應用程序捕獲所有出現的 Exception，然後又將其放棄。 
以上是對有關異常API的一個簡單介紹，用法都很簡單，關鍵在於理解異常處理的原理，具體用法參看Java API文檔。 
三、Java異常處理機制 
對於可能出現異常的代碼，有兩種處理辦法： 
第一、在方法中用try...catch語句捕獲並處理異常，catach語句可以有多個，用來匹配多個異常。例如： 
public void p(int x){ 
try{ 
... 
}catch(Exception e){ 
... 
}finally{ 
... 
} 
} 
第二、對於處理不了的異常或者要轉型的異常，在方法的聲明處通過throws語句拋出異常。例如： 
public void test1() throws MyException{ 
... 
if(....){ 
throw new MyException(); 
} 
} 
如果每個方法都是簡單的拋出異常，那麼在方法調用方法的多層嵌套調用中，Java虛擬機會從出現異常的方法代碼塊中往回找，直到找到處理該異常的代碼塊爲止。然後將異常交給相應的catch語句處理。如果Java虛擬機追溯到方法調用棧最底部main()方法時，如果仍然沒有找到處理異常的代碼塊，將按照下面的步驟處理： 
第一、調用異常的對象的printStackTrace()方法，打印方法調用棧的異常信息。 
第二、如果出現異常的線程爲主線程，則整個程序運行終止；如果非主線程，則終止該線程，其他線程繼續運行。 
通過分析思考可以看出，越早處理異常消耗的資源和時間越小，產生影響的範圍也越小。因此，不要把自己能處理的異常也拋給調用者。 
還有一點，不可忽視：finally語句在任何情況下都必須執行的代碼，這樣可以保證一些在任何情況下都必須執行代碼的可靠性。比如，在數據庫查詢異常的時候，應該釋放JDBC連接等等。finally語句先於return語句執行，而不論其先後位置，也不管是否try塊出現異常。finally語句唯一不被執行的情況是方法執行了System.exit()方法。System.exit()的作用是終止當前正在運行的 Java 虛擬機。finally語句塊中不能通過給變量賦新值來改變return的返回值，也建議不要在finally塊中使用return語句，沒有意義還容易導致錯誤。 
最後還應該注意一下異常處理的語法規則： 
第一、try語句不能單獨存在，可以和catch、finally組成 try...catch...finally、try...catch、try...finally三種結構，catch語句可以有一個或多個，finally語句最多一個，try、catch、finally這三個關鍵字均不能單獨使用。 
第二、try、catch、finally三個代碼塊中變量的作用域分別獨立而不能相互訪問。如果要在三個塊中都可以訪問，則需要將變量定義到這些塊的外面。 
第三、多個catch塊時候，Java虛擬機會匹配其中一個異常類或其子類，就執行這個catch塊，而不會再執行別的catch塊。 
第四、throw語句後不允許有緊跟其他語句，因爲這些沒有機會執行。 
第五、如果一個方法調用了另外一個聲明拋出異常的方法，那麼這個方法要麼處理異常，要麼聲明拋出。 
那怎麼判斷一個方法可能會出現異常呢？一般來說，方法聲明的時候用了throws語句，方法中有throw語句，方法調用的方法聲明有throws關鍵字。 
throw和throws關鍵字的區別 
throw用來拋出一個異常，在方法體內。語法格式爲：throw 異常對象。 
throws用來聲明方法可能會拋出什麼異常，在方法名後，語法格式爲：throws 異常類型1，異常類型2...異常類型n。 
四、如何定義和使用異常類 
1、使用已有的異常類，假如爲IOException、SQLException。 
try{ 
程序代碼 
}catch(IOException ioe){ 
程序代碼 
}catch(SQLException sqle){ 
程序代碼 
}finally{ 
程序代碼 
} 
2、自定義異常類 
創建Exception或者RuntimeException的子類即可得到一個自定義的異常類。例如: 
public class MyException extends Exception{ 
public MyException(){} 
public MyException(String smg){ 
super(smg); 
} 
} 
3、使用自定義的異常 
用throws聲明方法可能拋出自定義的異常，並用throw語句在適當的地方拋出自定義的異常。例如： 
在某種條件拋出異常 
public void test1() throws MyException{ 
... 
if(....){ 
throw new MyException(); 
} 
} 
將異常轉型（也叫轉譯），使得異常更易讀易於理解 
public void test2() throws MyException{ 
... 
try{ 
... 
}catch(SQLException e){ 
... 
throw new MyException(); 
} 
} 
還有一個代碼，很有意思： 
public void test2() throws MyException{ 
... 
try { 
... 
} catch (MyException e) { 
throw e; 
} 
} 
這段代碼實際上捕獲了異常，然後又和盤托出，沒有一點意義，如果這樣還有什麼好處理的，不處理就行了，直接在方法前用throws聲明拋出不就得了。異常的捕獲就要做一些有意義的處理。 
五、運行時異常和受檢查異常 
Exception類可以分爲兩種：運行時異常和受檢查異常。 
1、運行時異常 
RuntimeException類及其子類都被稱爲運行時異常，這種異常的特點是Java編譯器不去檢查它，也就是說，當程序中可能出現這類異常時，即使沒有用try...catch語句捕獲它，也沒有用throws字句聲明拋出它，還是會編譯通過。例如，當除數爲零時，就會拋出java.lang.ArithmeticException異常。 
2、受檢查異常 
除了RuntimeException類及其子類外，其他的Exception類及其子類都屬於受檢查異常，這種異常的特點是要麼用try...catch捕獲處理，要麼用throws語句聲明拋出，否則編譯不會通過。 
3、兩者的區別 
運行時異常表示無法讓程序恢復運行的異常，導致這種異常的原因通常是由於執行了錯誤的操作。一旦出現錯誤，建議讓程序終止。 
受檢查異常表示程序可以處理的異常。如果拋出異常的方法本身不處理或者不能處理它，那麼方法的調用者就必須去處理該異常，否則調用會出錯，連編譯也無法通過。當然，這兩種異常都是可以通過程序來捕獲並處理的，比如除數爲零的運行時異常： 
public class HelloWorld { 
public static void main(String[] args) { 
System.out.println("Hello World!!!"); 
try{ 
System.out.println(1/0); 
}catch(ArithmeticException e){ 
System.out.println("除數爲0!"); 
} 
System.out.println("除數爲零後程序沒有終止啊，呵呵!!!"); 
} 
} 
運行結果： 
Hello World!!! 
除數爲0! 
除數爲零後程序沒有終止啊，呵呵!!! 
4、運行時錯誤 
Error類及其子類表示運行時錯誤，通常是由Java虛擬機拋出的，JDK中與定義了一些錯誤類，比如VirtualMachineError 
和OutOfMemoryError，程序本身無法修復這些錯誤.一般不去擴展Error類來創建用戶自定義的錯誤類。而RuntimeException類表示程序代碼中的錯誤，是可擴展的，用戶可以創建特定運行時異常類。 
Error（運行時錯誤）和運行時異常的相同之處是:Java編譯器都不去檢查它們，當程序運行時出現它們，都會終止運行。 
5、最佳解決方案 
對於運行時異常，我們不要用try...catch來捕獲處理，而是在程序開發調試階段，儘量去避免這種異常，一旦發現該異常，正確的做法就會改進程序設計的代碼和實現方式，修改程序中的錯誤，從而避免這種異常。捕獲並處理運行時異常是好的解決辦法，因爲可以通過改進代碼實現來避免該種異常的發生。 
對於受檢查異常，沒說的，老老實實去按照異常處理的方法去處理，要麼用try...catch捕獲並解決，要麼用throws拋出！ 
對於Error（運行時錯誤），不需要在程序中做任何處理，出現問題後，應該在程序在外的地方找問題，然後解決。 
六、異常轉型和異常鏈 
異常轉型在上面已經提到過了，實際上就是捕獲到異常後，將異常以新的類型的異常再拋出，這樣做一般爲了異常的信息更直觀！比如： 
public void run() throws MyException{ 
... 
try{ 
... 
}catch(IOException e){ 
... 
throw new MyException(); 
}finally{ 
... 
} 
} 
異常鏈，在JDK1.4以後版本中，Throwable類支持異常鏈機制。Throwable 包含了其線程創建時線程執行堆棧的快照。它還包含了給出有關錯誤更多信息的消息字符串。最後，它還可以包含 cause（原因）：另一個導致此 throwable 拋出的 throwable。它也稱爲異常鏈 設施，因爲 cause 自身也會有 cause，依此類推，就形成了異常鏈，每個異常都是由另一個異常引起的。 
通俗的說，異常鏈就是把原始的異常包裝爲新的異常類，並在新的異常類中封裝了原始異常類，這樣做的目的在於找到異常的根本原因。 
通過Throwable的兩個構造方法可以創建自定義的包含異常原因的異常類型： 
Throwable(String message, Throwable cause) 
構造一個帶指定詳細消息和 cause 的新 throwable。 
Throwable(Throwable cause) 
構造一個帶指定 cause 和 (cause==null ? null :cause.toString())（它通常包含類和 cause 的詳細消息）的詳細消息的新 throwable。 
getCause() 
返回此 throwable 的 cause；如果 cause 不存在或未知，則返回 null。 
initCause(Throwable cause) 
將此 throwable 的 cause 初始化爲指定值。 
在Throwable的子類Exception中，也有類似的指定異常原因的構造方法： 
Exception(String message, Throwable cause) 
構造帶指定詳細消息和原因的新異常。 
Exception(Throwable cause) 
根據指定的原因和 (cause==null ? null : cause.toString()) 的詳細消息構造新異常（它通常包含 cause 的類和詳細消息）。 
因此，可以通過擴展Exception類來構造帶有異常原因的新的異常類。 
七、Java異常處理的原則和技巧 
1、避免過大的try塊，不要把不會出現異常的代碼放到try塊裏面，儘量保持一個try塊對應一個或多個異常。 
2、細化異常的類型，不要不管什麼類型的異常都寫成Excetpion。 
3、catch塊儘量保持一個塊捕獲一類異常，不要忽略捕獲的異常，捕獲到後要麼處理，要麼轉譯，要麼重新拋出新類型的異常。 
4、不要把自己能處理的異常拋給別人。 
5、不要用try...catch參與控制程序流程，異常控制的根本目的是處理程序的非正常情況。