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Java异常的深入研究与分析

JDK的开发者们也意识到了这个情况,在JDK1.4.1中,Throwable类增加了两个构造方法,public Throwable(Throwable cause)和public Throwable(String message,Throwable cause),在构造函数中传入的原始异常堆栈信息将会在printStackTrace方法中打印出来。

作者:来源:金丝燕网|2016-01-12 18:04

前言

本文是异常内容的集大成者,力求全面,深入的异常知识研究与分析。本文由金丝燕网独家撰写,参考众多网上资源,经过内容辨别取舍,文字格式校验等步 骤编辑而成,以飨读者。对于本文的内容,建议小白需要多多思考力求掌握,对于老手只需意会温故知新。对于本文的内容,属于基础知识研究范畴,切勿以为读完 此文就能将异常知识掌握到家。切记:操千曲而后晓声,观千剑而后识器,所以我觉得没有大量的源码阅读经验,你很难知道什么时候需要自定义异常,什么时候需 要抛出异常。

异常机制概述

异常机制是指当程序出现错误后,程序如何处理。具体来说,异常机制提供了程序退出的安全通道。当出现错误后,程序执行的流程发生改变,程序的控制权转移到异常处理器。

异常处理的流程

当程序中抛出一个异常后,程序从程序中导致异常的代码处跳出,java虚拟机检测寻找和try关键字匹配的处理该异常的catch块,如果找到,将 控制权交到catch块中的代码,然后继续往下执行程序,try块中发生异常的代码不会被重新执行。如果没有找到处理该异常的catch块,在所有的 finally块代码被执行和当前线程的所属的ThreadGroup的uncaughtException方法被调用后,遇到异常的当前线程被中止。

异常的结构

异常的继承结构:Throwable为基类,Error和Exception继承Throwable,RuntimeException和 IOException等继承Exception。Error和RuntimeException及其子类成为未检查异常(unchecked),其它异 常成为已检查异常(checked)。

Java异常的深入研究与分析(1)

Error异常

Error表示程序在运行期间出现了十分严重、不可恢复的错误,在这种情况下应用程序只能中止运行,例如JAVA 虚拟机出现错误。Error是一种unchecked Exception,编译器不会检查Error是否被处理,在程序中不用捕获Error类型的异常。一般情况下,在程序中也不应该抛出Error类型的异 常。

RuntimeException异常

Exception异常包括RuntimeException异常和其他非RuntimeException的异常。 RuntimeException 是一种Unchecked Exception,即表示编译器不会检查程序是否对RuntimeException作了处理,在程序中不必捕获RuntimException类型的 异常,也不必在方法体声明抛出RuntimeException类。RuntimeException发生的时候,表示程序中出现了编程错误,所以应该找 出错误修改程序,而不是去捕获RuntimeException。

Checked Exception异常

Checked Exception异常,这也是在编程中使用最多的Exception,所有继承自Exception并且不是RuntimeException的异常都 是checked Exception,上图中的IOException和ClassNotFoundException。JAVA 语言规定必须对checked Exception作处理,编译器会对此作检查,要么在方法体中声明抛出checked Exception,要么使用catch语句捕获checked Exception进行处理,不然不能通过编译。

在声明方法时候抛出异常

语法:throws(略)

为什么要在声明方法抛出异常?

方法是否抛出异常与方法返回值的类型一样重要。假设方法抛出异常却没有声明该方法将抛出异常,那么客户程序员可以调用这个方法而且不用编写处理异常的代码。那么,一旦出现异常,那么这个异常就没有合适的异常控制器来解决。

为什么抛出的异常一定是已检查异常?RuntimeException与Error可以在任何代码中产生,它们不需要由程序员显示的抛出,一旦出现 错误,那么相应的异常会被自动抛出。遇到Error,程序员一般是无能为力的;遇到RuntimeException,那么一定是程序存在逻辑错误,要对 程序进行修改;只有已检查异常才是程序员所关心的,程序应该且仅应该抛出或处理已检查异常。而已检查异常是由程序员抛出的,这分为两种情况:客户程序员调 用会抛出异常的库函数;客户程序员自己使用throw语句抛出异常。

注意:覆盖父类某方法的子类方法不能抛出比父类方法更多的异常,所以,有时设计父类的方法时会声明抛出异常,但实际的实现方法的代码却并不抛出异常,这样做的目的就是为了方便子类方法覆盖父类方法时可以抛出异常。

在方法中如何抛出异常

语法:throw(略)抛出什么异常?

对于一个异常对象,真正有用的信息是异常的对象类型,而异常对象本身毫无意义。比如一个异常对象的类型是ClassCastException,那么这个类名就是***有用的信息。所以,在选择抛出什么异常时,最关键的就是选择异常的类名能够明确说明异常情况的类。

异常对象通常有两种构造函数:一种是无参数的构造函数;另一种是带一个字符串的构造函数,这个字符串将作为这个异常对象除了类型名以外的额外说明。

为什么要创建自己的异常?

当Java内置的异常都不能明确的说明异常情况的时候,需要创建自己的异常。需要注意的是,***有用的就是类型名这个信息,所以不要在异常类的设计上花费精力。

throw和throws的区别

  1. public class TestThrow 
  2.  
  3.     public static void main(String[] args) 
  4.     { 
  5.         try 
  6.         { 
  7.             //调用带throws声明的方法,必须显式捕获该异常 
  8.             //否则,必须在main方法中再次声明抛出 
  9.             throwChecked(-3);            
  10.         } 
  11.         catch (Exception e) 
  12.         { 
  13.             System.out.println(e.getMessage()); 
  14.         } 
  15.         //调用抛出Runtime异常的方法既可以显式捕获该异常, 
  16.         //也可不理会该异常 
  17.         throwRuntime(3); 
  18.     } 
  19.     public static void throwChecked(int a)throws Exception 
  20.     { 
  21.         if (a > 0
  22.         { 
  23.             //自行抛出Exception异常 
  24.             //该代码必须处于try块里,或处于带throws声明的方法中 
  25.             throw new Exception("a的值大于0,不符合要求"); 
  26.         } 
  27.     } 
  28.     public static void throwRuntime(int a) 
  29.     { 
  30.         if (a > 0
  31.         { 
  32.             //自行抛出RuntimeException异常,既可以显式捕获该异常 
  33.             //也可完全不理会该异常,把该异常交给该方法调用者处理 
  34.             throw new RuntimeException("a的值大于0,不符合要求"); 
  35.         } 
  36.     } 

补充:throwChecked函数的另外一种写法如下所示:

  1. public static void throwChecked(int a) 
  2.     { 
  3.         if (a > 0
  4.         { 
  5.             //自行抛出Exception异常 
  6.             //该代码必须处于try块里,或处于带throws声明的方法中 
  7.             try 
  8.             { 
  9.                 throw new Exception("a的值大于0,不符合要求"); 
  10.             } 
  11.             catch (Exception e) 
  12.             { 
  13.                 // TODO Auto-generated catch block 
  14.                 e.printStackTrace(); 
  15.             } 
  16.         } 
  17.     } 

注意:此时在main函数里面throwChecked就不用try异常了。

应该在声明方法抛出异常还是在方法中捕获异常?

处理原则:捕捉并处理哪些知道如何处理的异常,而传递哪些不知道如何处理的异常

使用finally块释放资源

finally关键字保证无论程序使用任何方式离开try块,finally中的语句都会被执行。在以下三种情况下会进入finally块:

(1) try块中的代码正常执行完毕。

(2) 在try块中抛出异常。

(3) 在try块中执行return、break、continue。

因此,当你需要一个地方来执行在任何情况下都必须执行的代码时,就可以将这些代码放入finally块中。当你的程序中使用了外界资源,如数据库连接,文件等,必须将释放这些资源的代码写入finally块中。

必须注意的是:在finally块中不能抛出异常。JAVA异常处理机制保证无论在任何情况下必须先执行finally块然后再离开try块,因此 在try块中发生异常的时候,JAVA虚拟机先转到finally块执行finally块中的代码,finally块执行完毕后,再向外抛出异常。如果在 finally块中抛出异常,try块捕捉的异常就不能抛出,外部捕捉到的异常就是finally块中的异常信息,而try块中发生的真正的异常堆栈信息 则丢失了。请看下面的代码:

  1. Connection  con = null
  2. try 
  3.     con = dataSource.getConnection(); 
  4.     …… 
  5. catch(SQLException e) 
  6.     …… 
  7.     throw e;//进行一些处理后再将数据库异常抛出给调用者处理 
  8. finally 
  9.     try 
  10.     { 
  11.         con.close(); 
  12.     } 
  13.     catch(SQLException e) 
  14.     e.printStackTrace(); 
  15.     …… 

运行程序后,调用者得到的信息如下

  1. java.lang.NullPointerException 
  2. at myPackage.MyClass.method1(methodl.java:266

而不是我们期望得到的数据库异常。这是因为这里的con是null的关系,在finally语句中抛出了NullPointerException,在finally块中增加对con是否为null的判断可以避免产生这种情况。

丢失的异常

请看下面的代码:

  1. public void method2() 
  2. try 
  3.     …… 
  4.     method1();  //method1进行了数据库操作 
  5. catch(SQLException e) 
  6.     …… 
  7.     throw new MyException("发生了数据库异常:"+e.getMessage); 
  8. public void method3() 
  9.     try 
  10.     method2(); 
  11. catch(MyException e) 
  12.     e.printStackTrace(); 
  13.     …… 

上面method2的代码中,try块捕获method1抛出的数据库异常SQLException后,抛出了新的自定义异常MyException。这段代码是否并没有什么问题,但看一下控制台的输出:

MyException:发生了数据库异常:对象名称'MyTable' 无效。
at MyClass.method2(MyClass.java:232)
at MyClass.method3(MyClass.java:255)

原始异常SQLException的信息丢失了,这里只能看到method2里面定义的MyException的堆栈情况;而method1中发生的数据库异常的堆栈则看不到,如何排错呢,只有在method1的代码行中一行行去寻找数据库操作语句了。

JDK的开发者们也意识到了这个情况,在JDK1.4.1中,Throwable类增加了两个构造方法,public Throwable(Throwable cause)和public Throwable(String message,Throwable cause),在构造函数中传入的原始异常堆栈信息将会在printStackTrace方法中打印出来。但对于还在使用JDK1.3的程序员,就只能自 己实现打印原始异常堆栈信息的功能了。实现过程也很简单,只需要在自定义的异常类中增加一个原始异常字段,在构造函数中传入原始异常,然后重载 printStackTrace方法,首先调用类中保存的原始异常的printStackTrace方法,然后再调用 super.printStackTrace方法就可以打印出原始异常信息了。可以这样定义前面代码中出现的MyException类:

  1. import java.io.PrintStream; 
  2. import java.io.PrintWriter; 
  3. public class MyException extends Exception 
  4.  
  5.     private static final long serialVersionUID = 1L; 
  6.     //原始异常 
  7.     private Throwable cause; 
  8.     //构造函数 
  9.     public MyException(Throwable cause) 
  10.     { 
  11.         this.cause = cause; 
  12.     } 
  13.     public MyException(String s,Throwable cause) 
  14.     { 
  15.         super(s); 
  16.         this.cause = cause; 
  17.     } 
  18.     //重载printStackTrace方法,打印出原始异常堆栈信息 
  19.     public void printStackTrace() 
  20.     { 
  21.         if (cause != null
  22.         { 
  23.             cause.printStackTrace(); 
  24.         } 
  25.         super.printStackTrace(); 
  26.     } 
  27.  
  28.     public void printStackTrace(PrintStream s) 
  29.     { 
  30.         if (cause != null
  31.         { 
  32.             cause.printStackTrace(s); 
  33.         } 
  34.         super.printStackTrace(s); 
  35.     } 
  36.  
  37.     public void printStackTrace(PrintWriter s) 
  38.     { 
  39.         if (cause != null
  40.         { 
  41.             cause.printStackTrace(s); 
  42.         } 
  43.         super.printStackTrace(s); 
  44.     } 
  45. }

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