一文彻底搞懂Java中的异常机制

本文非常详尽地介绍了Java中的异常，几乎360度无死角。

从异常的概念，分类，使用方法，注意事项和设计等方面全面地介绍了Java异常。

为什么要使用异常

首先我们可以明确一点就是异常的处理机制可以确保我们程序的健壮性，提高系统可用率。虽然我们不是特别喜欢看到它，但是我们不能不承认它的地位，作用。

在没有异常机制的时候我们是这样处理的：通过函数的返回值来判断是否发生了异常（这个返回值通常是已经约定好了的），调用该函数的程序负责检查并且分析返回值。虽然可以解决异常问题，但是这样做存在几个缺陷：

1、 容易混淆。如果约定返回值为-11111时表示出现异常，那么当程序最后的计算结果真的为-1111呢？

2、 代码可读性差。将异常处理代码和程序代码混淆在一起将会降低代码的可读性。

3、 由调用函数来分析异常，这要求程序员对库函数有很深的了解。

在OO中提供的异常处理机制是提供代码健壮的强有力的方式。使用异常机制它能够降低错误处理代码的复杂度，如果不使用异常，那么就必须检查特定的错误，并在程序中的许多地方去处理它。

而如果使用异常，那就不必在方法调用处进行检查，因为异常机制将保证能够捕获这个错误，并且，只需在一个地方处理错误，即所谓的异常处理程序中。

这种方式不仅节约代码，而且把“概述在正常执行过程中做什么事”的代码和“出了问题怎么办”的代码相分离。总之，与以前的错误处理方法相比，异常机制使代码的阅读、编写和调试工作更加井井有条。（摘自《Think in java 》）。

该部分内容选自 www.cnblogs.com/chenssy/p/3…

异常基本定义

在《Think in java》中是这样定义异常的：异常情形是指阻止当前方法或者作用域继续执行的问题。在这里一定要明确一点：异常代码某种程度的错误，尽管Java有异常处理机制，但是我们不能以“正常”的眼光来看待异常，异常处理机制的原因就是告诉你：这里可能会或者已经产生了错误，您的程序出现了不正常的情况，可能会导致程序失败！

那么什么时候才会出现异常呢？只有在你当前的环境下程序无法正常运行下去，也就是说程序已经无法来正确解决问题了，这时它所就会从当前环境中跳出，并抛出异常。抛出异常后，它首先会做几件事。

首先，它会使用new创建一个异常对象，然后在产生异常的位置终止程序，并且从当前环境中弹出对异常对象的引用，这时。异常处理机制就会接管程序，并开始寻找一个恰当的地方来继续执行程序，这个恰当的地方就是异常处理程序。

总的来说异常处理机制就是当程序发生异常时，它强制终止程序运行，记录异常信息并将这些信息反馈给我们，由我们来确定是否处理异常。

异常体系

Throwable是java语言中所有错误和异常的超类（万物即可抛）。它有两个子类：Error、Exception。

Java标准库内建了一些通用的异常，这些类以Throwable为顶层父类。

Throwable又派生出Error类和Exception类。

错误：Error类以及他的子类的实例，代表了JVM本身的错误。错误不能被程序员通过代码处理，Error很少出现。因此，程序员应该关注Exception为父类的分支下的各种异常类。

异常：Exception以及他的子类，代表程序运行时发送的各种不期望发生的事件。可以被Java异常处理机制使用，是异常处理的核心。

总体上我们根据Javac对异常的处理要求，将异常类分为2类。

非检查异常（unckecked exception）：Error 和 RuntimeException 以及他们的子类。javac在编译时，不会提示和发现这样的异常，不要求在程序处理这些异常。所以如果愿意，我们可以编写代码处理（使用try…catch…finally）这样的异常，也可以不处理。

对于这些异常，我们应该修正代码，而不是去通过异常处理器处理 。这样的异常发生的原因多半是代码写的有问题。如除0错误ArithmeticException，错误的强制类型转换错误ClassCastException，数组索引越界ArrayIndexOutOfBoundsException，使用了空对象NullPointerException等等。

检查异常（checked exception）：除了Error 和 RuntimeException的其它异常。javac强制要求程序员为这样的异常做预备处理工作（使用try…catch…finally或者throws）。在方法中要么用try-catch语句捕获它并处理，要么用throws子句声明抛出它，否则编译不会通过。

这样的异常一般是由程序的运行环境导致的。因为程序可能被运行在各种未知的环境下，而程序员无法干预用户如何使用他编写的程序，于是程序员就应该为这样的异常时刻准备着。如SQLException , IOException,ClassNotFoundException 等。

需要明确的是：检查和非检查是对于javac来说的，这样就很好理解和区分了。

这部分内容摘自 www.importnew.com/26613.html

初识异常

异常是在执行某个函数时引发的，而函数又是层级调用，形成调用栈的，因为，只要一个函数发生了异常，那么他的所有的caller都会被异常影响。当这些被影响的函数以异常信息输出时，就形成的了异常追踪栈。

异常最先发生的地方，叫做异常抛出点。

public class 异常 {
 public static void main (String [] args )
 {
 System . out. println( "----欢迎使用命令行除法计算器----" ) ;
 CMDCalculate ();
 }
 public static void CMDCalculate ()
 {
 Scanner scan = new Scanner ( System. in );
 int num1 = scan .nextInt () ;
 int num2 = scan .nextInt () ;
 int result = devide (num1 , num2 ) ;
 System . out. println( "result:" + result) ;
        scan .close () ;
 }
 public static int devide (int num1, int num2 ){
 return num1 / num2 ;
 }

//    ----欢迎使用命令行除法计算器----
//            1
//            0
//    Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
//    at com.javase.异常.异常.devide(异常.java:24)
//    at com.javase.异常.异常.CMDCalculate(异常.java:19)
//    at com.javase.异常.异常.main(异常.java:12)


//  ----欢迎使用命令行除法计算器----
//    r
//    Exception in thread "main" java.util.InputMismatchException
//    at java.util.Scanner.throwFor(Scanner.java:864)
//    at java.util.Scanner.next(Scanner.java:1485)
//    at java.util.Scanner.nextInt(Scanner.java:2117)
//    at java.util.Scanner.nextInt(Scanner.java:2076)
//    at com.javase.异常.异常.CMDCalculate(异常.java:17)
//    at com.javase.异常.异常.main(异常.java:12)

从上面的例子可以看出，当devide函数发生除0异常时，devide函数将抛出ArithmeticException异常，因此调用他的CMDCalculate函数也无法正常完成，因此也发送异常，而CMDCalculate的caller——main 因为CMDCalculate抛出异常，也发生了异常，这样一直向调用栈的栈底回溯。

这种行为叫做异常的冒泡，异常的冒泡是为了在当前发生异常的函数或者这个函数的caller中找到最近的异常处理程序。由于这个例子中没有使用任何异常处理机制，因此异常最终由main函数抛给JRE，导致程序终止。

上面的代码不使用异常处理机制，也可以顺利编译，因为2个异常都是非检查异常。但是下面的例子就必须使用异常处理机制，因为异常是检查异常。

代码中我选择使用throws声明异常，让函数的调用者去处理可能发生的异常。但是为什么只throws了IOException呢？因为FileNotFoundException是IOException的子类，在处理范围内。

异常和错误

下面看一个例子

//错误即error一般指jvm无法处理的错误
//异常是Java定义的用于简化错误处理流程和定位错误的一种工具。
public class 错误和错误 {
 Error error = new Error();

 public static void main(String[] args) {
 throw new Error();
 }

 //下面这四个异常或者错误有着不同的处理方法
 public void error1 (){
 //编译期要求必须处理，因为这个异常是最顶层异常，包括了检查异常，必须要处理
 try {
 throw new Throwable();
 } catch (Throwable throwable) {
            throwable.printStackTrace();
 }
 }
 //Exception也必须处理。否则报错，因为检查异常都继承自exception，所以默认需要捕捉。
 public void error2 (){
 try {
 throw new Exception();
 } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
 }
 }

 //error可以不处理，编译不报错,原因是虚拟机根本无法处理，所以啥都不用做
 public void error3 (){
 throw new Error();
 }

 //runtimeexception众所周知编译不会报错
 public void error4 (){
 throw new RuntimeException();
 }
//    Exception in thread "main" java.lang.Error
//    at com.javase.异常.错误.main(错误.java:11)
}

异常的处理方式

在编写代码处理异常时，对于检查异常，有2种不同的处理方式：

使用try…catch…finally语句块处理它。

下面看几个具体的例子，包括error，exception和throwable

上面的例子是运行时异常，不需要显示捕获。 下面这个例子是可检查异常需，要显示捕获或者抛出。

@Test
public void testException() throws IOException
{
 //FileInputStream的构造函数会抛出FileNotFoundException
 FileInputStream fileIn = new FileInputStream("E://a.txt");

 int word;
 //read方法会抛出IOException
 while((word =  fileIn.read())!=-1)
 {
 System.out.print((char)word);
 }
 //close方法会抛出IOException
    fileIn.close();
}

一般情况下的处理方式 try catch finally

public class 异常处理方式 {

@Test
public void main() {
 try{
 //try块中放可能发生异常的代码。
 InputStream inputStream = new FileInputStream("a.txt");

 //如果执行完try且不发生异常，则接着去执行finally块和finally后面的代码（如果有的话）。
 int i = 1/0;
 //如果发生异常，则尝试去匹配catch块。
 throw new SQLException();
 //使用1.8jdk同时捕获多个异常，runtimeexception也可以捕获。只是捕获后虚拟机也无法处理，所以不建议捕获。
 }catch(SQLException | IOException | ArrayIndexOutOfBoundsException exception){
 System.out.println(exception.getMessage());
 //每一个catch块用于捕获并处理一个特定的异常，或者这异常类型的子类。Java7中可以将多个异常声明在一个catch中。

 //catch后面的括号定义了异常类型和异常参数。如果异常与之匹配且是最先匹配到的，则虚拟机将使用这个catch块来处理异常。

 //在catch块中可以使用这个块的异常参数来获取异常的相关信息。异常参数是这个catch块中的局部变量，其它块不能访问。

 //如果当前try块中发生的异常在后续的所有catch中都没捕获到，则先去执行finally，然后到这个函数的外部caller中去匹配异常处理器。

 //如果try中没有发生异常，则所有的catch块将被忽略。

 }catch(Exception exception){
 System.out.println(exception.getMessage());
 //...
 }finally{
 //finally块通常是可选的。
 //无论异常是否发生，异常是否匹配被处理，finally都会执行。

 //finally主要做一些清理工作，如流的关闭，数据库连接的关闭等。
 }

一个try至少要跟一个catch或者finally

try {
 int i = 1;
 }finally {
 //一个try至少要有一个catch块，否则， 至少要有1个finally块。但是finally不是用来处理异常的，finally不会捕获异常。
 }
}

异常出现时该方法后面的代码不会运行，即使异常已经被捕获。这里举出一个奇特的例子，在catch里再次使用try catch finally

@Test
public void test() {
 try {
        throwE();
 System.out.println("我前面抛出异常了");
 System.out.println("我不会执行了");
 } catch (StringIndexOutOfBoundsException e) {
 System.out.println(e.getCause());
 }catch (Exception ex) {
 //在catch块中仍然可以使用try catch finally
 try {
 throw new Exception();
 }catch (Exception ee) {

 }finally {
 System.out.println("我所在的catch块没有执行，我也不会执行的");
 }
 }
}
//在方法声明中抛出的异常必须由调用方法处理或者继续往上抛，
// 当抛到jre时由于无法处理终止程序
public void throwE (){
//        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 80);

 //手动抛出异常时，不会报错，但是调用该方法的方法需要处理这个异常，否则会出错。
//        java.lang.StringIndexOutOfBoundsException
//        at com.javase.异常.异常处理方式.throwE(异常处理方式.java:75)
//        at com.javase.异常.异常处理方式.test(异常处理方式.java:62)
 throw new StringIndexOutOfBoundsException();
 }

其实有的语言在遇到异常后仍然可以继续运行

有的编程语言当异常被处理后，控制流会恢复到异常抛出点接着执行，这种策略叫做：resumption model of exception handling（恢复式异常处理模式 ）

"不负责任"的throws

throws是另一种处理异常的方式，它不同于try…catch…finally，throws仅仅是将函数中可能出现的异常向调用者声明，而自己则不具体处理。

采取这种异常处理的原因可能是：方法本身不知道如何处理这样的异常，或者说让调用者处理更好，调用者需要为可能发生的异常负责。

public void foo() throws ExceptionType1 , ExceptionType2 ,ExceptionTypeN
{ 
 //foo内部可以抛出 ExceptionType1 , ExceptionType2 ,ExceptionTypeN 类的异常，或者他们的子类的异常对象。
}

纠结的finally

finally块不管异常是否发生，只要对应的try执行了，则它一定也执行。只有一种方法让finally块不执行：System.exit()。因此finally块通常用来做资源释放操作：关闭文件，关闭数据库连接等等。

良好的编程习惯是：在try块中打开资源，在finally块中清理释放这些资源。

需要注意的地方:

1、finally块没有处理异常的能力。处理异常的只能是catch块。

2、在同一try…catch…finally块中 ，如果try中抛出异常，且有匹配的catch块，则先执行catch块，再执行finally块。如果没有catch块匹配，则先执行finally，然后去外面的调用者中寻找合适的catch块。

3、在同一try…catch…finally块中 ，try发生异常，且匹配的catch块中处理异常时也抛出异常，那么后面的finally也会执行：首先执行finally块，然后去外围调用者中寻找合适的catch块。

public class finally使用 {
 public static void main(String[] args) {
 try {
 throw new IllegalAccessException();
 }catch (IllegalAccessException e) {
 // throw new Throwable();
 //此时如果再抛异常，finally无法执行，只能报错。
 //finally无论何时都会执行
 //除非我显示调用。此时finally才不会执行
 System.exit(0);

 }finally {
 System.out.println("算你狠");
 }
 }
}

throw : JRE也使用的关键字

throw exceptionObject

程序员也可以通过throw语句手动显式的抛出一个异常。throw语句的后面必须是一个异常对象。

throw 语句必须写在函数中，执行throw 语句的地方就是一个异常抛出点，==它和由JRE自动形成的异常抛出点没有任何差别。==

public void save(User user)
{
 if(user  == null) 
 throw new IllegalArgumentException("User对象为空");
 //......

}

后面开始的大部分内容都摘自 www.cnblogs.com/lulipro/p/7…

该文章写的十分细致到位，令人钦佩，是我目前为之看到关于异常最详尽的文章，可以说是站在巨人的肩膀上了。

异常调用链

异常的链化

在一些大型的，模块化的软件开发中，一旦一个地方发生异常，则如骨牌效应一样，将导致一连串的异常。假设B模块完成自己的逻辑需要调用A模块的方法，如果A模块发生异常，则B也将不能完成而发生异常。

==但是B在抛出异常时，会将A的异常信息掩盖掉，这将使得异常的根源信息丢失。异常的链化可以将多个模块的异常串联起来，使得异常信息不会丢失。==

异常链化:以一个异常对象为参数构造新的异常对象。新的异对象将包含先前异常的信息。这项技术主要是异常类的一个带Throwable参数的函数来实现的。这个当做参数的异常，我们叫他根源异常（cause）。

查看Throwable类源码，可以发现里面有一个Throwable字段cause，就是它保存了构造时传递的根源异常参数。这种设计和链表的结点类设计如出一辙，因此形成链也是自然的了。

public class Throwable implements Serializable {
 private Throwable cause = this;

 public Throwable(String message, Throwable cause) {
        fillInStackTrace();
        detailMessage = message;
 this.cause = cause;
 }
 public Throwable(Throwable cause) {
        fillInStackTrace();
        detailMessage = (cause==null ? null : cause.toString());
 this.cause = cause;
 }

 //........
}

下面看一个比较实在的异常链例子哈

public class 异常链 {
 @Test
 public void test() {
        C();
 }
 public void A () throws Exception {
 try {
 int i = 1;
            i = i / 0;
 //当我注释掉这行代码并使用B方法抛出一个error时，运行结果如下
//            四月 27, 2018 10:12:30 下午 org.junit.platform.launcher.core.ServiceLoaderTestEngineRegistry loadTestEngines
//            信息: Discovered TestEngines with IDs: [junit-jupiter]
//            java.lang.Error: B也犯了个错误
//            at com.javase.异常.异常链.B(异常链.java:33)
//            at com.javase.异常.异常链.C(异常链.java:38)
//            at com.javase.异常.异常链.test(异常链.java:13)
//            at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
//            Caused by: java.lang.Error
//            at com.javase.异常.异常链.B(异常链.java:29)

 }catch (ArithmeticException e) {
 //这里通过throwable类的构造方法将最底层的异常重新包装并抛出，此时注入了A方法的信息。最后打印栈信息时可以看到caused by
            A方法的异常。
 //如果直接抛出，栈信息打印结果只能看到上层方法的错误信息，不能看到其实是A发生了错误。
 //所以需要包装并抛出
 throw new Exception("A方法计算错误", e);
 }

 }
 public void B () throws Exception,Error {
 try {
 //接收到A的异常，
            A();
 throw new Error();
 }catch (Exception e) {
 throw e;
 }catch (Error error) {
 throw new Error("B也犯了个错误", error);
 }
 }
 public void C () {
 try {
            B();
 }catch (Exception | Error e) {
            e.printStackTrace();
 }

 }

 //最后结果
//    java.lang.Exception: A方法计算错误
//    at com.javase.异常.异常链.A(异常链.java:18)
//    at com.javase.异常.异常链.B(异常链.java:24)
//    at com.javase.异常.异常链.C(异常链.java:31)
//    at com.javase.异常.异常链.test(异常链.java:11)
//    省略
//    Caused by: java.lang.ArithmeticException: / by zero
//    at com.javase.异常.异常链.A(异常链.java:16)
//            ... 31 more
}

自定义异常

如果要自定义异常类，则扩展Exception类即可，因此这样的自定义异常都属于检查异常（checked exception）。如果要自定义非检查异常，则扩展自RuntimeException。

按照国际惯例，自定义的异常应该总是包含如下的构造函数：

一个无参构造函数 一个带有String参数的构造函数，并传递给父类的构造函数。 一个带有String参数和Throwable参数，并都传递给父类构造函数 一个带有Throwable 参数的构造函数，并传递给父类的构造函数。 下面是IOException类的完整源代码，可以借鉴。

public class IOException extends Exception
{
 static final long serialVersionUID = 7818375828146090155L;

 public IOException()
 {
 super();
 }

 public IOException(String message)
 {
 super(message);
 }

 public IOException(String message, Throwable cause)
 {
 super(message, cause);
 }

 public IOException(Throwable cause)
 {
 super(cause);
 }
}

异常的注意事项

异常的注意事项

当子类重写父类的带有 throws声明的函数时，其throws声明的异常必须在父类异常的可控范围内——用于处理父类的throws方法的异常处理器，必须也适用于子类的这个带throws方法 。这是为了支持多态。

至于为什么？我想，也许下面的例子可以说明。

class Father
{
 public void start() throws IOException
 {
 throw new IOException();
 }
}

class Son extends Father
{
 public void start() throws Exception
 {
 throw new SQLException();
 }
}复制代码

/ ****** 假设上面的代码是允许的（实质是错误的） ******* /

class Test
{
 public static void main(String[] args)
 {
 Father[] objs = new Father[2];
        objs[0] = new Father();
        objs[1] = new Son();

 for(Father obj:objs)
 {
 //因为Son类抛出的实质是SQLException，而IOException无法处理它。
 //那么这里的try。。catch就不能处理Son中的异常。
 //多态就不能实现了。
 try {
                 obj.start();
 }catch(IOException)
 {
 //处理IOException
 }
 }
 }

==Java的异常执行流程是线程独立的，线程之间没有影响==

Java程序可以是多线程的。每一个线程都是一个独立的执行流，独立的函数调用栈。如果程序只有一个线程，那么没有被任何代码处理的异常 会导致程序终止。如果是多线程的，那么没有被任何代码处理的异常仅仅会导致异常所在的线程结束。

下面看一个例子

public class 多线程的异常 {
 @Test
 public void test() {
        go();
 }
 public void go () {
 ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
 for (int i = 0;i <= 2;i ++) {
 int finalI = i;
 try {
 Thread.sleep(2000);
 } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
 }
            executorService.execute(new Runnable() {
 @Override
 //每个线程抛出异常时并不会影响其他线程的继续执行
 public void run() {
 try {
 System.out.println("start thread" + finalI);
 throw new Exception();
 }catch (Exception e) {
 System.out.println("thread" + finalI + " go wrong");
 }
 }
 });
 }
//        结果：
//        start thread0
//        thread0 go wrong
//        start thread1
//        thread1 go wrong
//        start thread2
//        thread2 go wrong
 }
}

当finally遇上return

首先一个不容易理解的事实：

在 try块中即便有return，break，continue等改变执行流的语句，finally也会执行。

public static void main(String[] args)
{
 int re = bar();
 System.out.println(re);
}
private static int bar() 
{
 try{
 return 5;
 } finally{
 System.out.println("finally");
 }
}
/*输出：
finally
*/

很多人面对这个问题时，总是在归纳执行的顺序和规律，不过我觉得还是很难理解。我自己总结了一个方法。用如下GIF图说明。

也就是说：try…catch…finally中的return 只要能执行，就都执行了，他们共同向同一个内存地址（假设地址是0×80）写入返回值，后执行的将覆盖先执行的数据，而真正被调用者取的返回值就是最后一次写入的。那么，按照这个思想，下面的这个例子也就不难理解了。

finally中的return 会覆盖 try 或者catch中的返回值。

public static void main(String[] args)
 {
 int result;

        result  =  foo();
 System.out.println(result); /////////2

        result = bar();
 System.out.println(result); /////////2
 }

 @SuppressWarnings("finally")
 public static int foo()
 {
        trz{
 int a = 5 / 0;
 } catch (Exception e){
 return 1;
 } finally{
 return 2;
 }

 }

 @SuppressWarnings("finally")
 public static int bar()
 {
 try {
 return 1;
 }finally {
 return 2;
 }
 }复制代码

finally中的return会抑制（消灭）前面try或者catch块中的异常

class TestException
{
 public static void main(String[] args)
 {
 int result;
 try{
            result = foo();
 System.out.println(result); //输出100
 } catch (Exception e){
 System.out.println(e.getMessage()); //没有捕获到异常
 }

 try{
            result  = bar();
 System.out.println(result); //输出100
 } catch (Exception e){
 System.out.println(e.getMessage()); //没有捕获到异常
 }
 }

 //catch中的异常被抑制
 @SuppressWarnings("finally")
 public static int foo() throws Exception
 {
 try {
 int a = 5/0;
 return 1;
 }catch(ArithmeticException amExp) {
 throw new Exception("我将被忽略，因为下面的finally中使用了return");
 }finally {
 return 100;
 }
 }

 //try中的异常被抑制
 @SuppressWarnings("finally")
 public static int bar() throws Exception
 {
 try {
 int a = 5/0;
 return 1;
 }finally {
 return 100;
 }
 }
}

finally中的异常会覆盖（消灭）前面try或者catch中的异常

class TestException
{
 public static void main(String[] args)
 {
 int result;
 try{
            result = foo();
 } catch (Exception e){
 System.out.println(e.getMessage()); //输出：我是finaly中的Exception
 }

 try{
            result  = bar();
 } catch (Exception e){
 System.out.println(e.getMessage()); //输出：我是finaly中的Exception
 }
 }

 //catch中的异常被抑制
 @SuppressWarnings("finally")
 public static int foo() throws Exception
 {
 try {
 int a = 5/0;
 return 1;
 }catch(ArithmeticException amExp) {
 throw new Exception("我将被忽略，因为下面的finally中抛出了新的异常");
 }finally {
 throw new Exception("我是finaly中的Exception");
 }
 }

 //try中的异常被抑制
 @SuppressWarnings("finally")
 public static int bar() throws Exception
 {
 try {
 int a = 5/0;
 return 1;
 }finally {
 throw new Exception("我是finaly中的Exception");
 }

 }
}

上面的3个例子都异于常人的编码思维，因此我建议：

不要在fianlly中使用return。

不要在finally中抛出异常。

减轻finally的任务，不要在finally中做一些其它的事情，finally块仅仅用来释放资源是最合适的。

将尽量将所有的return写在函数的最后面，而不是try … catch … finally中。

更多精彩文章，关注公众号【ToBeTopJavaer】，更有数万元精品vip资源免费等你来拿！！！