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Java的異常處理及應(yīng)用
Java 異常處理是使用Java 語言進(jìn)行軟件開發(fā)和測試腳本開發(fā)時(shí)不容忽視的問題之一，是否進(jìn)行異常處理直接關(guān)系到開發(fā)出的軟件的穩(wěn)定性和健壯性。本文系統(tǒng)的闡述了 Java 異常處理的原理和方法，并列舉了一些實(shí)例，使讀者對 Java 異常處理能有一個(gè)全面的認(rèn)識，理解異常處理機(jī)制，能更加靈活和有效地在開發(fā)中使用它。下面是小編為大家?guī)淼年P(guān)于Java的異常處理及應(yīng)用的知識，歡迎閱讀。
Java 異常處理引出
假設(shè)您要編寫一個(gè) Java 程序，該程序讀入用戶輸入的一行文本，并在終端顯示該文本。
程序如下：
1 import java.io.*;
2 public class EchoInput {
3 public static void main(String args[]){
4 System.out.println("Enter text to echo:");
5 InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
6 BufferedReader inputReader = new BufferedReader(isr);
7 String inputLine = inputReader.readLine();
8 System.out.println("Read:" + inputLine);
9 }
10 }
分析上面的代碼，在 EchoInput 類中，第 3 行聲明了 main 方法;第 4 行提示用戶輸入文本;第 5、6 行設(shè)置 BufferedReader 對像連接到 InputStreamReader，而 InputStreamReader 又連接到標(biāo)準(zhǔn)輸入流 System.in;第 7 行讀入一行文本;第 8 行用標(biāo)準(zhǔn)輸出流 System.out 顯示出該文本。
表面看來上面的程序沒有問題，但實(shí)際上，EchoInput 類完全可能出現(xiàn)問題。要在調(diào)用第 7 行的 readLine 方法時(shí)正確讀取輸入，這幾種假設(shè)都必須成立：假定鍵盤有效，鍵盤能與計(jì)算機(jī)正常通信;假定鍵盤數(shù)據(jù)可從操作系統(tǒng)傳輸?shù)?Java 虛擬機(jī)，又從 Java 虛擬機(jī)傳輸 inputReader。
大多數(shù)情況下上述假設(shè)都成立，但不盡然。為此，Java 采用異常方法，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，并采取步驟進(jìn)行更正。在本例中，若試圖編譯以上代碼，將看到以下信息：
Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem:
Unhandled exception type IOException
at EchoInput.main(EchoInput.java:7)
從中可以看到，第 7 行調(diào)用 readLine 方法可能出錯(cuò)：若果真如此，則產(chǎn)生 IOException 來記錄故障。編譯器錯(cuò)誤是在告訴您，需要更改代碼來解決這個(gè)潛在的問題。在 JDK API 文檔中，可以看到同樣的信息。我們可以看到 readLine 方法，如圖 1 所示。
“捕獲 (catch)”指當(dāng) readLine 方法產(chǎn)生錯(cuò)誤時(shí)截獲該錯(cuò)誤，并處理和記錄該問題。而“聲明 (declare)”指錯(cuò)誤可能引發(fā) IOException，并通知調(diào)用該方法的任何代碼：可能產(chǎn)生異常。
若要捕獲異常，必須添加一個(gè)特殊的“處理代碼塊”，來接收和處理 IOException。于是程序改為如下：
1 import java.io.*;
2 public class EchoInputHandle {
3 public static void main(String args[]){
4 System.out.println("Enter text to echo:");
5 InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
6 BufferedReader inputReader = new BufferedReader(isr);
7 try{
8 String inputLine = inputReader.readLine();
9 System.out.println("Read:" + inputLine);
10 }
11 catch(IOException exc){
12 System.out.println(“Exception encountered: ” + exc);
13 }
14 }
15 }
新添的代碼塊包含關(guān)鍵字 try 和 catch(第 7,10,11,13 行)，表示要讀取輸入。若成功，則正常運(yùn)行。若讀取輸入時(shí)錯(cuò)誤，則捕獲問題(由 IOException 對象表示)，并采取相應(yīng)措施。在本例，采用的處理方式是輸出異常。
若不準(zhǔn)備捕獲 IOException，僅聲明異常，則要特別指定 main 方法可能出錯(cuò)，而且特別說明可能產(chǎn)生 IOException。于是程序改為如下：
1 import java.io.*;
2 public class EchoInputDeclare {
3 public static void main(String args[]) throws IOException{
4 System.out.println("Enter text to echo:");
5 InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
6 BufferedReader inputReader = new BufferedReader(isr);
7 String inputLine = inputReader.readLine();
8 System.out.println("Read:" + inputLine);
9 }
10 }
從上面的這個(gè)簡單的例子中，我們可以看出異常處理在 Java 代碼開發(fā)中不能被忽視。
Java 異常以及異常處理
可將 Java 異常看作是一類消息，它傳送一些系統(tǒng)問題、故障及未按規(guī)定執(zhí)行的動(dòng)作的相關(guān)信息。異常包含信息，以將信息從應(yīng)用程序的一部分發(fā)送到另一部分。
編譯語言為何要處理異常?為何不在異常出現(xiàn)位置隨時(shí)處理具體故障?因?yàn)橛袝r(shí)候我們需要在系統(tǒng)中交流錯(cuò)誤消息，以便按照統(tǒng)一的方式處理問題，有時(shí)是因?yàn)橛腥舾商幚韱栴}的可能方式，但您不知道使用哪一種，此時(shí)，可將處理異常的任務(wù)委托給調(diào)用方法的代碼。調(diào)用者通常更能了解問題來源的上下文，能更好的確定恢復(fù)方式。
異常本身表示消息，指發(fā)送者傳給接收者的數(shù)據(jù)“負(fù)荷”。首先，異常基于類的類型來傳輸有用信息。很多情況下，基于異常的類既能識別故障本因并能更正問題。其次，異常還帶有可能有用的數(shù)據(jù)(如屬性)。
在處理異常時(shí)，消息必須有接收者;否則將無法處理產(chǎn)生異常的底層問題。
在上例中，異�！爱a(chǎn)生者”是讀取文本行的 BufferedReader。在故障出現(xiàn)時(shí)，將在 readLine 方法中構(gòu)建 IOException 對象。異�！敖邮照摺笔谴a本身。EchoInputHandle 應(yīng)用程序的 try-catch 結(jié)構(gòu)中的 catch 塊是異常的接收者，它以字符串形式輸出異常，將問題記錄下來。
Java 異常類的層次結(jié)構(gòu)
在我們從總體上了解異常后，我們應(yīng)該了解如何在 Java 應(yīng)用程序中使用異常，即需要了解 Java 類的層次結(jié)構(gòu)。
在 Java 中，所有的異常都有一個(gè)共同的祖先 Throwable(可拋出)。Throwable 指定代碼中可用異常傳播機(jī)制通過 Java 應(yīng)用程序傳輸?shù)娜魏螁栴}的共性。
Throwable 有兩個(gè)重要的子類：Exception(異常)和 Error(錯(cuò)誤)，二者都是 Java 異常處理的重要子類，各自都包含大量子類。
Exception(異常)是應(yīng)用程序中可能的可預(yù)測、可恢復(fù)問題。一般大多數(shù)異常表示中度到輕度的問題。異常一般是在特定環(huán)境下產(chǎn)生的，通常出現(xiàn)在代碼的特定方法和操作中。在 EchoInput 類中，當(dāng)試圖調(diào)用 readLine 方法時(shí)，可能出現(xiàn) IOException 異常。
Error(錯(cuò)誤)表示運(yùn)行應(yīng)用程序中較嚴(yán)重問題。大多數(shù)錯(cuò)誤與代碼編寫者執(zhí)行的操作無關(guān)，而表示代碼運(yùn)行時(shí) JVM(Java 虛擬機(jī))出現(xiàn)的問題。例如，當(dāng) JVM 不再有繼續(xù)執(zhí)行操作所需的內(nèi)存資源時(shí)，將出現(xiàn) OutOfMemoryError。
Exception 類有一個(gè)重要的子類 RuntimeException。RuntimeException 類及其子類表示“JVM 常用操作”引發(fā)的錯(cuò)誤。例如，若試圖使用空值對象引用、除數(shù)為零或數(shù)組越界，則分別引發(fā)運(yùn)行時(shí)異常(NullPointerException、ArithmeticException)和 ArrayIndexOutOfBoundException。
Java 異常的處理
在 Java 應(yīng)用程序中，對異常的處理有兩種方式：處理異常和聲明異常。
處理異常：try、catch 和 finally
若要捕獲異常，則必須在代碼中添加異常處理器塊。這種 Java 結(jié)構(gòu)可能包含 3 個(gè)部分，
都有 Java 關(guān)鍵字。下面的例子中使用了 try-catch-finally 代碼結(jié)構(gòu)。
1 import java.io.*;
2 public class EchoInputTryCatchFinally {
3 public static void main(String args[]){
4 System.out.println("Enter text to echo:");
5 InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
6 BufferedReader inputReader = new BufferedReader(isr);
7 try{
8 String inputLine = inputReader.readLine();
9 System.out.println("Read:" + inputLine);
10 }
11 catch(IOException exc){
12 System.out.println("Exception encountered: " + exc);
13 }
14 finally{
15 System.out.println("End. ");
16 }
17 }
18}
其中：
try 塊：將一個(gè)或者多個(gè)語句放入 try 時(shí)，則表示這些語句可能拋出異常。編譯器知道可能要發(fā)生異常，于是用一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)評估塊內(nèi)所有語句。
catch 塊：當(dāng)問題出現(xiàn)時(shí)，一種選擇是定義代碼塊來處理問題，catch 塊的目的便在于此。catch 塊是 try 塊所產(chǎn)生異常的接收者�；驹硎牵阂坏┥僧惓＃瑒t try 塊的執(zhí)行中止，JVM 將查找相應(yīng)的 JVM。
finally 塊：還可以定義 finally 塊，無論運(yùn)行 try 塊代碼的結(jié)果如何，該塊里面的代碼一定運(yùn)行。在常見的所有環(huán)境中，finally 塊都將運(yùn)行。無論 try 塊是否運(yùn)行完，無論是否產(chǎn)生異常，也無論是否在 catch 塊中得到處理，finally 塊都將執(zhí)行。
try-catch-finally 規(guī)則：
必須在 try 之后添加 catch 或 finally 塊。try 塊后可同時(shí)接 catch 和 finally 塊，但至少有一個(gè)塊。
必須遵循塊順序：若代碼同時(shí)使用 catch 和 finally 塊，則必須將 catch 塊放在 try 塊之后。
catch 塊與相應(yīng)的異常類的類型相關(guān)。
一個(gè) try 塊可能有多個(gè) catch 塊。若如此，則執(zhí)行第一個(gè)匹配塊。
可嵌套 try-catch-finally 結(jié)構(gòu)。
在 try-catch-finally 結(jié)構(gòu)中，可重新拋出異常。
除了下列情況，總將執(zhí)行 finally 做為結(jié)束：JVM 過早終止(調(diào)用 System.exit(int));在 finally 塊中拋出一個(gè)未處理的異常;計(jì)算機(jī)斷電、失火、或遭遇病毒攻擊。
聲明異常
若要聲明異常，則必須將其添加到方法簽名塊的結(jié)束位置。下面是一個(gè)實(shí)例：
public void errorProneMethod(int input) throws java.io.IOException {
//Code for the method,including one or more method
//calls that may produce an IOException
}
這樣，聲明的異常將傳給方法調(diào)用者，而且也通知了編譯器：該方法的任何調(diào)用者必須遵守處理或聲明規(guī)則。聲明異常的規(guī)則如下：
必須聲明方法可拋出的任何可檢測異常(checked exception)。
非檢測性異常(unchecked exception)不是必須的，可聲明，也可不聲明。
調(diào)用方法必須遵循任何可檢測異常的處理和聲明規(guī)則。若覆蓋一個(gè)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。
Java 異常處理的分類
Java 異�？煞譃榭蓹z測異常，非檢測異常和自定義異常。
可檢測異常
可檢測異常經(jīng)編譯器驗(yàn)證，對于聲明拋出異常的任何方法，編譯器將強(qiáng)制執(zhí)行處理或聲明規(guī)則，例如：sqlExecption 這個(gè)異常就是一個(gè)檢測異常。你連接 JDBC 時(shí)，不捕捉這個(gè)異常，編譯器就通不過，不允許編譯。
非檢測異常
非檢測異常不遵循處理或聲明規(guī)則。在產(chǎn)生此類異常時(shí)，不一定非要采取任何適當(dāng)操作，編譯器不會檢查是否已解決了這樣一個(gè)異常。例如：一個(gè)數(shù)組為 3 個(gè)長度，當(dāng)你使用下標(biāo)為3時(shí)，就會產(chǎn)生數(shù)組下標(biāo)越界異常。這個(gè)異常 JVM 不會進(jìn)行檢測，要靠程序員來判斷。有兩個(gè)主要類定義非檢測異常：RuntimeException 和 Error。
Error 子類屬于非檢測異常，因?yàn)闊o法預(yù)知它們的產(chǎn)生時(shí)間。若 Java 應(yīng)用程序內(nèi)存不足，則隨時(shí)可能出現(xiàn) OutOfMemoryError;起因一般不是應(yīng)用程序的特殊調(diào)用，而是 JVM 自身的問題。另外，Error 一般表示應(yīng)用程序無法解決的嚴(yán)重問題。
RuntimeException 類也屬于非檢測異常，因?yàn)槠胀?JVM 操作引發(fā)的運(yùn)行時(shí)異常隨時(shí)可能發(fā)生，此類異常一般是由特定操作引發(fā)。但這些操作在 Java 應(yīng)用程序中會頻繁出現(xiàn)。因此，它們不受編譯器檢查與處理或聲明規(guī)則的限制。
自定義異常
自定義異常是為了表示應(yīng)用程序的一些錯(cuò)誤類型，為代碼可能發(fā)生的一個(gè)或多個(gè)問題提供新含義�？梢燥@示代碼多個(gè)位置之間的錯(cuò)誤的相似性，也可以區(qū)分代碼運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的相似問題的一個(gè)或者多個(gè)錯(cuò)誤，或給出應(yīng)用程序中一組錯(cuò)誤的特定含義。例如，對隊(duì)列進(jìn)行操作時(shí)，有可能出現(xiàn)兩種情況：空隊(duì)列時(shí)試圖刪除一個(gè)元素;滿隊(duì)列時(shí)試圖添加一個(gè)元素。則需要自定義兩個(gè)異常來處理這兩種情況。
Java 異常處理的原則和忌諱
Java 異常處理的原則
盡可能的處理異常
要盡可能的處理異常，如果條件確實(shí)不允許，無法在自己的代碼中完成處理，就考慮聲明異常。如果人為避免在代碼中處理異常，僅作聲明，則是一種錯(cuò)誤和依賴的實(shí)踐。
具體問題具體解決
異常的部分優(yōu)點(diǎn)在于能為不同類型的問題提供不同的處理操作。有效異常處理的關(guān)鍵是識別特定故障場景，并開發(fā)解決此場景的特定相應(yīng)行為。為了充分利用異常處理能力，需要為特定類型的問題構(gòu)建特定的處理器塊。
記錄可能影響應(yīng)用程序運(yùn)行的異常
至少要采取一些永久的方式，記錄下可能影響應(yīng)用程序操作的異常。理想情況下，當(dāng)然是在第一時(shí)間解決引發(fā)異常的基本問題。不過，無論采用哪種處理操作，一般總應(yīng)記錄下潛在的關(guān)鍵問題。別看這個(gè)操作很簡單，但它可以幫助您用很少的時(shí)間來跟蹤應(yīng)用程序中復(fù)雜問題的起因。
根據(jù)情形將異常轉(zhuǎn)化為業(yè)務(wù)上下文
若要通知一個(gè)應(yīng)用程序特有的問題，有必要將應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換為不同形式。若用業(yè)務(wù)特定狀態(tài)表示異常，則代碼更易維護(hù)。從某種意義上講，無論何時(shí)將異常傳到不同上下文(即另一技術(shù)層)，都應(yīng)將異常轉(zhuǎn)換為對新上下文有意義的形式。
Java 異常處理的忌諱
一般不要忽略異常
在異常處理塊中，一項(xiàng)最危險(xiǎn)的舉動(dòng)是“不加通告”地處理異常。如下例所示：
1 try{
2 Class.forName("business.domain.Customer");
3 }
4 catch (ClassNotFoundException exc){}
經(jīng)常能夠在代碼塊中看到類似的代碼塊。有人總喜歡在編寫代碼時(shí)簡單快速地編寫空處理器塊，并“自我安慰地”宣稱準(zhǔn)備在“后期”添加恢復(fù)代碼，但這個(gè)“后期”變成了“無期”。
這種做法有什么壞處?如果異常對應(yīng)用程序的其他部分確實(shí)沒有任何負(fù)面影響，這未嘗不可。但事實(shí)往往并非如此，異常會擾亂應(yīng)用程序的狀態(tài)。此時(shí)，這樣的代碼無異于掩耳盜鈴。
這種做法若影響較輕，則應(yīng)用程序可能出現(xiàn)怪異行為。例如，應(yīng)用程序設(shè)置的一個(gè)值不見了， 或 GUI 失效。若問題嚴(yán)重，則應(yīng)用程序可能會出現(xiàn)重大問題，因?yàn)楫惓Ｎ从涗浽脊收宵c(diǎn)，難以處理，如重復(fù)的 NullPointerExceptions。
如果采取措施，記錄了捕獲的異常，則不可能遇到這個(gè)問題。實(shí)際上，除非確認(rèn)異常對代碼其余部分絕無影響，至少也要作記錄。進(jìn)一步講，永遠(yuǎn)不要忽略問題;否則，風(fēng)險(xiǎn)很大，在后期會引發(fā)難以預(yù)料的后果。
不要使用覆蓋式異常處理塊
另一個(gè)危險(xiǎn)的處理是覆蓋式處理器(blanket handler)。該代碼的基本結(jié)構(gòu)如下：
1 try{
2 // …
3 }
4 catch(Exception e){
5 // …
6 }
使用覆蓋式異常處理塊有兩個(gè)前提之一：
1. 代碼中只有一類問題。
這可能正確，但即便如此，也不應(yīng)使用覆蓋式異常處理，捕獲更具體的異常形式有利物弊。
2. 單個(gè)恢復(fù)操作始終適用。
這幾乎絕對錯(cuò)誤。幾乎沒有哪個(gè)方法能放之四海而皆準(zhǔn)，能應(yīng)對出現(xiàn)的任何問題。
分析下這樣編寫代碼將發(fā)生的情況。只要方法不斷拋出預(yù)期的異常集，則一切正常。但是，如果拋出了未預(yù)料到的異常，則無法看到要采取的操作。當(dāng)覆蓋式處理器對新異常類執(zhí)行千篇一律的任務(wù)時(shí)，只能間接看到異常的處理結(jié)果。如果代碼沒有打印或記錄語句，則根本看不到結(jié)果。
更糟糕的是，當(dāng)代碼發(fā)生變化時(shí)，覆蓋式處理器將繼續(xù)作用于所有新異常類型，并以相同方式處理所有類型。
一般不要把特定的異常轉(zhuǎn)化為更通用的異常
將特定的異常轉(zhuǎn)換為更通用異常時(shí)一種錯(cuò)誤做法。一般而言，這將取消異常起初拋出時(shí)產(chǎn)生的上下文，在將異常傳到系統(tǒng)的其他位置時(shí)，將更難處理。見下例：
1 try{
2 // Error-prone code
3 }
4 catch(IOException e){
5 String msg = "If you didn ’ t have a problem before,you do now!";
6 throw new Exception(msg);
7 }
因?yàn)闆]有原始異常的信息，所以處理器塊無法確定問題的起因，也不知道如何更正問題。
不要處理能夠避免的異常
對于有些異常類型，實(shí)際上根本不必處理。通常運(yùn)行時(shí)異常屬于此類范疇。在處理空指針或者數(shù)據(jù)索引等問題時(shí)，不必求助于異常處理。
Java 異常處理的應(yīng)用實(shí)例
在定義銀行類時(shí)，若取錢數(shù)大于余額時(shí)需要做異常處理。
定義一個(gè)異常類 insufficientFundsException。取錢(withdrawal)方法中可能產(chǎn)生異常，條件是余額小于取額。
處理異常在調(diào)用 withdrawal 的時(shí)候，因此 withdrawal 方法要聲明拋出異常，由上一級方法調(diào)用。
異常類：
class InsufficientFundsExceptionextends Exception{
private Bank excepbank; // 銀行對象
private double excepAmount; // 要取的錢
InsufficientFundsException(Bank ba, double dAmount)
{ excepbank=ba;
excepAmount=dAmount;
}
public String excepMessage(){
String str="The balance is"+excepbank.balance
+ " "+"The withdrawal was"+excepAmount;
return str;
}
}// 異常類
銀行類：
class Bank{
double balance;// 存款數(shù)
Bank(double balance){this.balance=balance;}
public void deposite(double dAmount){
if(dAmount>0.0) balance+=dAmount;
}
public void withdrawal(double dAmount)
throws InsufficientFundsException{
if (balance
InsufficientFundsException(this, dAmount);
balance=balance-dAmount;
}
public void showBalance(){
System.out.println("The balance is "+(int)balance);
}
}
前端調(diào)用：
public class ExceptionDemo{
public static void main(String args[]){
try{
Bank ba=new Bank(50);
ba.withdrawal(100);
System.out.println("Withdrawal successful!");
}catch(InsufficientFundsException e) {
System.out.println(e.toString());
System.out.println(e.excepMessage());
}
}
}
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