第8章 Java異常處理

第8章 Java異常處理

主要内容

8.1 異常處理的基礎知識

      即使是有經驗的程式員，也難免出現程式設計錯誤。

  程式設計錯誤的分類

8.1 異常處理的基礎知識

  運作時錯誤（runtime error）

      在程式運作時出現的一些非正常的現象被稱為運作時錯誤，如除數為0、數組下标越界、檔案不存在、記憶體不夠用等等。 

分類：根據錯誤性質将運作時錯誤分為兩類

緻命性的錯誤

非緻命性的異常

8.1 異常處理的基礎知識

  異常處理的類層次

Java中預定義了很多異常類，每個異常類代表一種運作錯誤。

8.1 異常處理的基礎知識

常用Exception類的子類：

8.1 異常處理的基礎知識

未被捕獲“異常”

“異常”對象是Java運作時對某些“異常”情況作出反應而産生的。如果不處理“異常”會有什麼樣的情況發生？

例8.1 被0除異常。

class TestException1{

      public static void main(String args[]){

            int d=0;

            int a=42/d;

      }

}

8.1 異常處理的基礎知識

程式的輸出結果如圖所示：

8.1 異常處理的基礎知識

class TestException2{

      static void subRoutine(){

    int d=0;

    int a=10/d;

      }

      public static void main(String args[]){

       TestException2.subRoutine();

      }

}

8.2 異常處理機制

      Java提供了異常處理機制，通過面向對象的方法來處理異常。

在程式運作的過程中，如果發生了異常，則該程式（或Java虛拟機）生成一個代表該異常類的對象（包含該異常的詳細資訊），并把交給運作時系統；

運作時系統從生成對象的代碼開始，沿方法的調用棧逐層回溯查找，直到找到包含相應處理代碼的方法，并把異常對象交給該方法，來處理這一異常。

8.2 異常處理機制

使用try-catch-finally語句捕獲和處理異常

格式：try{

                  //産生異常的語句

             }catch(異常類1 變量){

                  //異常處理代碼

             }catch(異常類2 變量){

                 //異常處理代碼

             }[finally{

             }]

8.2 異常處理機制

try語句塊

将程式中可能出現異常的代碼放入try塊中。

當try塊中有語句引發異常時，系統将不再執行try塊中未執行的語句，而執行比對的catch塊。

如果try塊中沒有語句引發異常，則程式執行完try塊中的語句後不執行catch塊中的語句，即跳過catch語句，繼續執行後面的程式。

catch塊

每個try語句後面必須伴随一個或多個catch語句，用于捕捉try語句塊所産生的異常并作相應的處理。

8.2 異常處理機制

catch子句的目标是解決“異常”情況，并像沒有出錯一樣繼續運作。 

例如：try{  

                           int d=0;

                           int a=42/d;  

               }catch(ArithmeticException e){

                        System.out.println(e.toString());

             }

8.2 異常處理機制

例8.3 try-catch語句的執行順序。

        int a = 0,b = 0,c = 0;       Random r=new Random();

        for (int i = 0; i < 5; i++){

            try{

                b = r.nextInt();       c = r.nextInt();

                a = 12345 / ( b / c );

            }catch(ArithmeticException e){

                a = 0;

                System.out.print("有被0除異常 "); 

            }

            System.out.println("a:" + a);

        }

8.2 異常處理機制

注意：一個try和它的catch語句組成了一個單元。catch子句的範圍限制于try語句塊中的語句。一個catch語句不能捕獲另一個try聲明所引發的異常（除非是嵌套的try語句情況）。被try保護的語句聲明必須在一個大括号之内。try語句塊不能單獨使用。

8.2 異常處理機制

多個catch塊 一個catch塊隻能處理一類異常，當try塊中的語句組可能抛出多種異常時，就需要有多個catch塊來分别處理各種異常。

try{

      int a=args.length;   System.out.println("a=" + a);

      int b=42/a;      int c[]={1};      c[42]=99;

}catch(ArithmeticException e){

      System.out.println("div by 0:" + e);

}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){

      System.out.println("array index oob:" + e);

}

8.2 異常處理機制

一個異常對象能否被一個catch塊接收主要看該異常對象與catch塊中聲明的異常類的比對情況，當它們滿足下面條件中的任一條時，異常對象将被接受：

異常對象是catch塊中聲明的異常類的執行個體；

異常對象是catch塊中聲明的異常類的子類的執行個體；

異常對象實作了catch塊中聲明的異常類的接口。

當使用多個catch塊時，需注意catch子句排列順序--先特殊到一般，也就是子類在父類前面。如果子類在父類後面，子類将永遠不會到達。 

例8.5 catch語句塊順序的示例。

8.2 異常處理機制

try語句的嵌套 一個try語句可以在另一個try塊内部----try語句的嵌套。

每次進入try語句，異常的前後關系都會被壓入堆棧。如果一個内部的try語句不含特殊異常的catch處理程式，堆棧将彈出，下一個try語句的catch處理程式将檢查是否與之比對。

這個過程将繼續直到一個catch語句比對成功，或者是直到所有的嵌套try語句被檢查耗盡。

如果沒有catch語句比對，Java的運作時系統将處理這個異常。 

8.2 異常處理機制

例8.6 運用嵌套try語句的示例。 

分析：

（1）當在沒有指令行參數的情況下運作程式，外面的try塊将産生一個被零除的異常。

（2）程式在有一個指令行參數條件下運作，内部的try塊将産生一個被零除的異常。因為與内部的catch塊不比對，它将把該異常傳給外部的catch塊來處理。

（3）如果在具有兩個指令行參數的條件下執行該程式，由内部try塊産生一個數組下标越界異常，由内部的catch塊處理。 

8.2 異常處理機制

finally語句塊

某些情況下，不管異常是否發生，都需要處理某些語句，那麼就将這些語句放到finally語句塊中。finally語句所包含的代碼在任何情況下都會被執行。

一個try語句至少有一個catch語句或finally語句與之比對，但比對的catch可以有多個，而finally語句隻能有一個，并且finally語句并非必須有的。

例8.7 finally的用法示例。main()方法中的語句為：

String[] friends={"Tom","葫蘆娃","孫悟空"};

8.2 異常處理機制

try{

 for(int i=0;i<5;i++){

  System.out.println(friends[i]);

 }

}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){

 System.out.println("index err");

 return;

}finally{

 System.out.println("in finally block!");

}

System.out.println("this is the end");

8.2 異常處理機制

 抛出異常

                           Java運作時系統引發的異常

異常的抛出

                           根據需要人工建立并抛出

人工抛出異常

文法格式：throw  異常類對象；

例如：IOException e = new IOException();

           throw e;

8.2 異常處理機制

例8.7 throw語句的使用。

分析：

（1）main()調用方法demoproc()的過程中捕獲并處理空指針異常。

（2）demoproc()方法也進行了相同的異常處理并且捕獲該異常後将該異常抛出。

（3）建立異常對象：throw new NullPointerException(); 或   throw new NullPointerException(“demo”);

8.2 異常處理機制

 聲明抛棄異常

如果一個方法中的代碼在運作時可能生成某種異常，但是在本方法中不必要，或者不能确定如何處理此類異常時，則可以使用throws聲明抛棄異常；

表明該方法中将不對此類異常進行處理，而由該方法的調用者負責處理；

即系統将在調用該方法的上層方法體内尋找合适的異常處理代碼，而不再繼續執行該方法的正常處理流程。

8.2 異常處理機制

聲明抛棄異常的格式 類型  方法名([參數表]) throws 異常類型，…{   //方法體； } 例8.8 聲明抛棄異常。 static void procedure()  {       System.out.println("inside procedure");       throw new IllegalAccessException("demo"); } public static void main(String args[])  {       procedure(); }

8.2 異常處理機制

static void procedure() throws IllegalAccessException{

          System.out.println("inside procedure");

          throw new IllegalAccessException("demo");

}

public static void main(String args[]){

      try{

               procedure();

      }catch(IllegalAccessException e){

               System.out.println("caught" + e);

      }

}

8.3 自定義異常類

      雖然Java的内置異常處理能夠處理大多數常見錯誤，但使用者仍需建立自己的異常類型來處理特殊情況。這時可以通過建立Exception的子類來定義自己的異常類。

格式：class 類名 extends Exception{

                     … …

            }

例8.10 自定義異常類。

分析：Exception類自己沒有定義任何方法。但它繼承了Throwable提供的一些方法。 例如，

public String getMessage();   public void printStackTrace(); 

8.5 異常處理應注意的問題

在Java中，對異常進行處理需要考慮以下因素：

如果異常事件是在運作時産生的，并且在JDK API中沒有與該異常事件相對應的異常對象，則應建立使用者自定義類型的異常對象。

如果可以預測異常對象的類型并且該異常是在程式運作時發生的，則建議應用JDK API中定義的系統異常類型，并且可以抛出這種類型的異常對象由JVM處理。

如果不能确定異常對象的類型以及異常發生的時機，則應該采用系統類型異常對象并由JVM處理。

8.5 異常處理應注意的問題

對應用程式設計失誤導緻的數組越界、非法變量等類型的異常，如果要全部捕獲所有類型的異常對象，會增加系統開銷，導緻程式的運作效率降低，建議應用程式可以不對此類異常進行捕獲，而交由JVM進行處理。

對于實作輸入/輸出處理、網絡通訊和資料庫通路功能的代碼，必須進行異常對象的捕獲和處理 。

8.6 斷言

      從JDK1.4版本開始，Java語言引入了斷言（assert）機制。目的：程式調試

8.6 斷言

      如果沒有斷言機制，Java程式通常使用if-else或switch語句進行變量狀态檢查。缺點：

由于檢查的資料類型不完全相同，這樣的語句形式不會統一。

因為檢查僅僅是應用在測試階段，而if-else或switch語句在釋出以後仍然将起作用，如果消除這些代碼就意味着要注釋或者删除這些代碼，如果這些代碼量很大就意味着工作很繁重并存在風險。

      使用斷言的優點： 

Java程式員用統一的方式處理狀态檢查問題；

斷言隻需在發行的時候關閉該功能即可。

8.6 斷言

斷言的開啟和關閉

在預設情況下斷言是關閉的，是以在使用斷言以前，需要先開啟斷言功能，方法： java –ea MyClass                           或者 java –enableassertions MyClass

關閉斷言功能的方法： java –da MyClass                            或者 java –disableassertions MyClass

注意：斷言檢查通常在開發和測試時開啟。為了提高性能，在軟體釋出後，斷言檢查通常是關閉的。 

8.6 斷言

斷言的使用

     Java中使用關鍵字assert标記斷言，文法格式為：

assert  Expression1 

assert  Expression1:Expression2

8.6 斷言

例8-12 斷言的使用。

public class TestAssertion1{

      public static void main(String args[]){

            int x=10;

            System.out.println("Testing Assertion that x==100");

            assert x==100:"Our assertion failed!";

            System.out.println("Test passed!");

      }

}

8.6 斷言

什麼時候使用斷言

通常來說，斷言用于檢查一些關鍵的值，并且這些值對整個程式，或者局部功能的完成有很大的影響。

斷言表達式應該短小、易懂，如果需要評估複雜的表達式，應該使用函數計算。

使用斷言的情況

檢查控制流：在if-else和switch語句中，可以在不應該發生的控制支流上加上assert語句。如果這種情況發生了，assert能夠檢查出來。 

8.6 斷言

在私有方法計算前，檢查輸入參數是否有效 對于一些private的方法，要求輸入滿足一些特定的條件，可以在方法開頭使用assert進行參數檢查；對于公共方法，通常不使用斷言檢查

在方法計算後，檢查方法結果是否有效 

檢查程式不變量 private boolean isBalance() {       …… } // assert isBalance():"balance is destoried";

上機實踐

1．編寫應用程式，從鍵盤輸入10個學生的數學成績，統計及格人數、不及格人數、平均分。要求輸入的數學成績在0~100之間（設計一個自定義異常類NumberRangeException，當輸入的成績不在0~100之間時，抛出該異常類對象，程式中捕獲這個異常并作出相應的處理）。

2.使用者輸入密碼，要求密碼滿足的條件是：長度大于6且包含數字、大寫字母和小寫字母，如果不滿足條件，則抛出UnSafePasswordException自定義異常類對象。