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Java-異常Throwable，Exception，Error
異常指不期而至的各種狀況，如：文件找不到、網絡連接失敗、非法參數等。
異常是一個事件，它發生在程序運行期間，干擾了正常的指令流程。
Java通過API中Throwable類的衆多子類描述各種不同的異常。因而，Java異常都是對象，是Throwable子類的實例，描述了出現在一段編碼中的 錯誤條件。當條件生成時，錯誤將引發異常。
在 Java 中，所有的異常都有一個共同的祖先 Throwable（可拋出）。Throwable 指定代碼中可用異常傳播機制通過 Java 應用程序傳輸的任何問題的共性。
Throwable： 有兩個重要的子類：Exception（異常）和 Error（錯誤），二者都是 Java 異常處理的重要子類，各自都包含大量子類。
Error（錯誤）:是程序無法處理的錯誤，表示運行應用程序中較嚴重問題。
大多數錯誤與代碼編寫者執行的操作無關，而表示代碼運行時 JVM（Java 虛擬機）出現的問題。例如，Java虛擬機運行錯誤（Virtual MachineError），當 JVM 不再有繼續執行操作所需的內存資源時，將出現 OutOfMemoryError。
這些異常發生時，Java虛擬機（JVM）一般會選擇線程終止。這些錯誤表示故障發生於虛擬機自身、或者發生在虛擬機試圖執行應用時，如Java虛擬機運行錯誤（Virtual MachineError）、類定義錯誤（NoClassDefFoundError）等。
這些錯誤是不可查的，因爲它們在應用程序的控制和處理能力之 外，而且絕大多數是程序運行時不允許出現的狀況。對於設計合理的應用程序來說，即使確實發生了錯誤，本質上也不應該試圖去處理它所引起的異常狀況。在 Java中，錯誤通過Error的子類描述。
Exception（異常）:是程序本身可以處理的異常。
Exception 類有一個重要的子類 RuntimeException。RuntimeException 類及其子類表示“JVM 常用操作”引發的錯誤。例如，若試圖使用空值對象引用、除數爲零或數組越界，則分別引發運行時異常（NullPointerException、ArithmeticException）和 ArrayIndexOutOfBoundException。
注意：異常和錯誤的區別：異常能被程序本身可以處理，錯誤是無法處理。
通常，Java的異常(包括Exception和Error)分爲可查的異常（checked exceptions）和不可查的異常（unchecked exceptions）。
可查異常（編譯器要求必須處置的異常）：正確的程序在運行中，很容易出現的、情理可容的異常狀況。可查異常雖然是異常狀況，但在一定程度上它的發生是可以預計的，而且一旦發生這種異常狀況，就必須採取某種方式進行處理。
除了RuntimeException及其子類以外，其他的Exception類及其子類都屬於可查異常。這種異常的特點是Java編譯器會檢查它，也就是說，當程序中可能出現這類異常，要麼用try-catch語句捕獲它，要麼用throws子句聲明拋出它，否則編譯不會通過。
不可查異常(編譯器不要求強制處置的異常):包括運行時異常（RuntimeException與其子類）和錯誤（Error）。
Exception 這種異常分兩大類運行時異常和非運行時異常(編譯異常)。程序中應當儘可能去處理這些異常。
運行時異常：都是RuntimeException類及其子類異常，如NullPointerException(空指針異常)、IndexOutOfBoundsException(下標越界異常)等，這些異常是不檢查異常，程序中可以選擇捕獲處理，也可以不處理。這些異常一般是由程序邏輯錯誤引起的，程序應該從邏輯角度儘可能避免這類異常的發生。
運行時異常的特點是Java編譯器不會檢查它，也就是說，當程序中可能出現這類異常，即使沒有用try-catch語句捕獲它，也沒有用throws子句聲明拋出它，也會編譯通過。
非運行時異常 （編譯異常）：是RuntimeException以外的異常，類型上都屬於Exception類及其子類。從程序語法角度講是必須進行處理的異常，如果不處理，程序就不能編譯通過。如IOException、SQLException等以及用戶自定義的Exception異常，一般情況下不自定義檢查異常。
處理異常機制
在 Java 應用程序中，異常處理機制爲：拋出異常，捕捉異常。
拋出異常：當一個方法出現錯誤引發異常時，方法創建異常對象並交付運行時系統，異常對象中包含了異常類型和異常出現時的程序狀態等異常信息。運行時系統負責尋找處置異常的代碼並執行。throws，throw
捕獲異常：在方法拋出異常之後，運行時系統將轉爲尋找合適的異常處理器（exception handler）。潛在的異常處理器是異常發生時依次存留在調用棧中的方法的集合。當異常處理器所能處理的異常類型與方法拋出的異常類型相符時，即爲合適 的異常處理器。運行時系統從發生異常的方法開始，依次回查調用棧中的方法，直至找到含有合適異常處理器的方法並執行。當運行時系統遍歷調用棧而未找到合適 的異常處理器，則運行時系統終止。同時，意味着Java程序的終止。try..catch
對於運行時異常、錯誤或可查異常，Java技術所要求的異常處理方式有所不同。
由於運行時異常的不可查性，爲了更合理、更容易地實現應用程序，Java規定，運行時異常將由Java運行時系統自動拋出，允許應用程序忽略運行時異常。
對於方法運行中可能出現的Error，當運行方法不欲捕捉時，Java允許該方法不做任何拋出聲明。因爲，大多數Error異常屬於永遠不能被允許發生的狀況，也屬於合理的應用程序不該捕捉的異常。
對於所有的可查異常，Java規定：一個方法必須捕捉，或者聲明拋出方法之外。也就是說，當一個方法選擇不捕捉可查異常時，它必須聲明將拋出異常。
能夠捕捉異常的方法，需要提供相符類型的異常處理器。所捕捉的異常，可能是由於自身語句所引發並拋出的異常，也可能是由某個調用的方法或者Java運行時 系統等拋出的異常。也就是說，一個方法所能捕捉的異常，一定是Java代碼在某處所拋出的異常。簡單地說，異常總是先被拋出，後被捕捉的。
任何Java代碼都可以拋出異常，如：自己編寫的代碼、來自Java開發環境包中代碼，或者Java運行時系統。無論是誰，都可以通過Java的throw語句拋出異常。
從方法中拋出的任何異常都必須使用throws子句。
捕捉異常通過try-catch語句或者try-catch-finally語句實現。
總體來說，Java規定：對於可查異常必須捕捉、或者聲明拋出。允許忽略不可查的RuntimeException和Error。
捕獲異常：try、catch 和 finally
try {
// 可能會發生異常的程序代碼
} catch (Type1 id1){
// 捕獲並處置try拋出的異常類型Type1
}
catch (Type2 id2){
//捕獲並處置try拋出的異常類型Type2
}
關鍵詞try後的一對大括號將一塊可能發生異常的代碼包起來，稱爲監控區域。Java方法在運行過程中出現異常，則創建異常對象。將異常拋出監控區域之 外，由Java運行時系統試圖尋找匹配的catch子句以捕獲異常。若有匹配的catch子句，則運行其異常處理代碼，try-catch語句結束。
匹配的原則是：如果拋出的異常對象屬於catch子句的異常類，或者屬於該異常類的子類，則認爲生成的異常對象與catch塊捕獲的異常類型相匹配。
例1
public class TestException {
public static void main(String[] args) throws Exception { // 通過throws拋出異常 (表示如果沒有其它異常被接收時開啓)
int a = 6;
int b = 0;
try { // try監控區域
if (b == 0) throw new ArithmeticException(); // 通過throw語句拋出異常
System.out.println("a/b的值是：" + a / b);
}
catch (ArithmeticException e) { // catch捕捉異常
System.out.println("程序出現異常，變量b不能爲0。");
}
System.out.println("程序正常結束。");
}
}
運行結果：
程序出現異常，變量b不能爲0。 程序正常結束。
需要注意的是，一旦某個catch捕獲到匹配的異常類型，將進入異常處理代碼。一經處理結束，就意味着整個try-catch語句結束。其他的catch子句不再有匹配和捕獲異常類型的機會。
Java通過異常類描述異常類型，異常類的層次結構如圖1所示。對於有多個catch子句的異常程序而言，應該儘量將捕獲底層異常類的catch子 句放在前面，同時儘量將捕獲相對高層的異常類的catch子句放在後面。否則，捕獲底層異常類的catch子句將可能會被屏蔽。
RuntimeException異常類包括運行時各種常見的異常，ArithmeticException類和ArrayIndexOutOfBoundsException類都是它的子類。因此，RuntimeException異常類的catch子句應該放在 最後面，否則可能會屏蔽其後的特定異常處理或引起編譯錯誤。
throws拋出異常
如果一個方法可能會出現異常，但沒有能力處理這種異常，可以在方法聲明處用throws子句來聲明拋出異常。例如汽車在運行時可能會出現故障，汽車本身沒辦法處理這個故障，那就讓開車的人來處理。
throws語句用在方法定義時聲明該方法要拋出的異常類型，如果拋出的是Exception異常類型，則該方法被聲明爲拋出所有的異常。多個異常可使用逗號分割。throws語句的語法格式爲：
methodname throws Exception1,Exception2,..,ExceptionN
{
}
方法名後的throws Exception1,Exception2,...,ExceptionN 爲聲明要拋出的異常列表。當方法拋出異常列表的異常時，方法將不對這些類型及其子類類型的異常作處理，而拋向調用該方法的方法，由他去處理。
Throws拋出異常的規則：
1) 如果是不可查異常（unchecked exception），即Error、RuntimeException或它們的子類，那麼可以不使用throws關鍵字來聲明要拋出的異常，編譯仍能順利通過，但在運行時會被系統拋出。
2）必須聲明方法可拋出的任何可查異常（checked exception）。即如果一個方法可能出現受可查異常，要麼用try-catch語句捕獲，要麼用throws子句聲明將它拋出，否則會導致編譯錯誤
3)僅當拋出了異常，該方法的調用者才必須處理或者重新拋出該異常。當方法的調用者無力處理該異常的時候，應該繼續拋出，而不是囫圇吞棗。
4）調用方法必須遵循任何可查異常的處理和聲明規則。若覆蓋一個方法，則不能聲明與覆蓋方法不同的異常。聲明的任何異常必須是被覆蓋方法所聲明異常的同類或子類。
使用throw拋出異常
throw總是出現在函數體中，用來拋出一個Throwable類型的異常。程序會在throw語句後立即終止，它後面的語句執行不到，然後在包含它的所有try塊中（可能在上層調用函數中）從裏向外尋找含有與其匹配的catch子句的try塊。
我們知道，異常是異常類的實例對象，我們可以創建異常類的實例對象通過throw語句拋出。該語句的語法格式爲：
throw new exceptionname;
例如拋出一個IOException類的異常對象：
throw new IOException;
要注意的是，throw 拋出的只能夠是可拋出類Throwable 或者其子類的實例對象。下面的操作是錯誤的：
throw new String("exception");
這是因爲String 不是Throwable 類的子類。
如果拋出了檢查異常，則還應該在方法頭部聲明方法可能拋出的異常類型。該方法的調用者也必須檢查處理拋出的異常。
如果所有方法都層層上拋獲取的異常，最終JVM會進行處理，處理也很簡單，就是打印異常消息和堆棧信息。如果拋出的是Error或RuntimeException，則該方法的調用者可選擇處理該異常。
Throwable類中的常用方法
注意：catch關鍵字後面括號中的Exception類型的參數e。Exception就是try代碼塊傳遞給catch代碼塊的變量類型，e就是變量名。catch代碼塊中語句"e.getMessage();"用於輸出錯誤性質。通常異常處理常用3個函數來獲取異常的有關信息:
getCause()：返回拋出異常的原因。如果 cause 不存在或未知，則返回 null。
getMeage()：返回異常的消息信息。
printStackTrace()：對象的堆棧跟蹤輸出至錯誤輸出流，作爲字段 System.err 的值。
有時爲了簡單會忽略掉catch語句後的代碼，這樣try-catch語句就成了一種擺設，一旦程序在運行過程中出現了異常，就會忽略處理異常，而錯誤發生的原因很難查找。
異常鏈
1) 如果調用quotient(3,-1)，將發生MyException異常，程序調轉到catch (MyException e)代碼塊中執行；
2) 如果調用quotient(5,0)，將會因“除數爲0”錯誤引發ArithmeticException異常，屬於運行時異常類，由Java運行時系統自動拋出。quotient（）方法沒有捕捉ArithmeticException異常，Java運行時系統將沿方法調用棧查到main方法，將拋出的異常上傳至quotient（）方法的調用者：
int result = quotient(a, b); // 調用方法quotient()
由於該語句在try監控區域內，因此傳回的“除數爲0”的ArithmeticException異常由Java運行時系統拋出，並匹配catch子句：
catch (ArithmeticException e) { // 處理ArithmeticException異常
System.out.println("除數不能爲0"); // 輸出提示信息
}
處理結果是輸出“除數不能爲0”。Java這種向上傳遞異常信息的處理機制，形成異常鏈。
Java方法拋出的可查異常將依據調用棧、沿着方法調用的層次結構一直傳遞到具備處理能力的調用方法，最高層次到main方法爲止。如果異常傳遞到main方法，而main不具備處理能力，也沒有通過throws聲明拋出該異常，將可能出現編譯錯誤。
3)如還有其他異常發生，將使用catch (Exception e)捕捉異常。由於Exception是所有異常類的父類，如果將catch (Exception e)代碼塊放在其他兩個代碼塊的前面，後面的代碼塊將永遠得不到執行，就沒有什麼意義了，所以catch語句的順序不可掉換。
Java常見異常
在Java中提供了一些異常用來描述經常發生的錯誤，對於這些異常，有的需要程序員進行捕獲處理或聲明拋出，有的是由Java虛擬機自動進行捕獲處理。Java中常見的異常類:
1. runtimeException子類:
1、 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
數組索引越界異常。當對數組的索引值爲負數或大於等於數組大小時拋出。
2、java.lang.ArithmeticException
算術條件異常。譬如：整數除零等。
3、java.lang.NullPointerException
空指針異常。當應用試圖在要求使用對象的地方使用了null時，拋出該異常。譬如：調用null對象的實例方法、訪問null對象的屬性、計算null對象的長度、使用throw語句拋出null等等
4、java.lang.ClassNotFoundException
找不到類異常。當應用試圖根據字符串形式的類名構造類，而在遍歷CLASSPAH之後找不到對應名稱的class文件時，拋出該異常。5、java.lang.NegativeArraySizeException 數組長度爲負異常
6、java.lang.ArrayStoreException 數組中包含不兼容的值拋出的異常
7、java.lang.SecurityException 安全性異常
8、java.lang.IllegalArgumentException 非法參數異常
2.IOException
IOException：操作輸入流和輸出流時可能出現的異常。
EOFException 文件已結束異常
FileNotFoundException 文件未找到異常
3. 其他
ClassCastException 類型轉換異常類
ArrayStoreException 數組中包含不兼容的值拋出的異常
SQLException 操作數據庫異常類
NoSuchFieldException 字段未找到異常
NoSuchMethodException 方法未找到拋出的異常
NumberFormatException 字符串轉換爲數字拋出的異常
StringIndexOutOfBoundsException 字符串索引超出範圍拋出的異常
IllegalAccessException 不允許訪問某類異常
InstantiationException 當應用程序試圖使用Class類中的newInstance()方法創建一個類的實例，而指定的類對象無法被實例化時，拋出該異常
自定義異常
使用Java內置的異常類可以描述在編程時出現的大部分異常情況。除此之外，用戶還可以自定義異常。用戶自定義異常類，只需繼承Exception類即可。
在程序中使用自定義異常類，大體可分爲以下幾個步驟。
（1）創建自定義異常類。
（2）在方法中通過throw關鍵字拋出異常對象。
（3）如果在當前拋出異常的方法中處理異常，可以使用try-catch語句捕獲並處理；否則在方法的聲明處通過throws關鍵字指明要拋出給方法調用者的異常，繼續進行下一步操作。
（4）在出現異常方法的調用者中捕獲並處理異常。
在上面的“使用throw拋出異常”例子已經提到了。