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主要内容

1️⃣异常与异常类（异常是什么？Java内部提供了哪些异常类）
2️⃣异常处理（如何处理异常？）
3️⃣自定义异常类（用户自己如何定义异常类？）
4️⃣ 断言（高级的异常处理形式）

1️⃣异常与异常类

异常

• 异常（exception）是在程序运行过程中产生的使程序终止正常运行的错误对象。
• 如数组下标越界、整数除法中零作除数、文件找不到等都可能使程序终止运行。

异常类

• Java定义了多种异常类。都是java.lang.Throwable类的子类，它是Object类的直接子类。
• Throwable类有两个子类
  ① Error类
  ② Exception类
  
  

2️⃣异常处理

异常的抛出与捕获

• 方法运行过程中如果产生了异常，在这个方法中就生成一个代表该异常类的对象，并把它交给运行时系统，运行时系统寻找相应的代码来处理该异常。这个过程称为抛出异常。
• 运行时系统在方法的调用栈中查找，从产生异常的方法开始进行回溯，直到找到包含相应异常处理的方法为止，这一过程称为捕获异常。
• 方法调用与回溯如图所示。
  

try-catch-finally语句

try{// 需要处理的代码
} catch (ExceptionType1 exceptionObject){// 异常处理代码
}[catch (ExceptionType2 exceptionObject){// 异常处理代码
}
finally{// 最后处理代码
} ]

用catch捕获多个异常

• 如果在多个catch块捕获的异常**使用相同的代码处理，**则可以仅用一个catch块处理，而不必单独捕获每个异常，这就减少了代码重复。
• 要在一个catch语句中处理多个异常，需要使用“或”运算符（|）分隔多个异常。

声明方法抛出异常

• 有时方法中产生的异常不需要在该方法中处理，可能需要由该方法的调用方法处理，这时可以在声明方法时用throws子句声明抛出异常，将异常传递给调用该方法的方法处理。

 returnType methodName([paramlist]) throws ExceptionList{// 方法体} 

用throw语句抛出异常

• 可以创建一个异常对象，然后用throw语句抛出，或者将捕获到的异常对象用throw语句再次抛出，throw语句的格式如下：

  throw  exceptInstance;

使用try-with-resources语句

• 在JDK 7之前，通常使用finally语句确保调用close()方法：

 try{// 打开资源}catch(Exception e){// 处理异常}finally{// 关闭资源}

实战演练

下面是打开一个数据库连接的典型代码：

Connection connection = null;
try{// 创建连接对象并执行操作
}catch(Exception e){// 处理异常
}finally{if(connection!=null){try{connection.close();}catch(SQLException e){  // 处理异常  }}
}   

• JDK 7提供的自动关闭资源的功能为管理资源（如文件流、数据库连接等）提供了一种更加简便的方式。这种功能是通过一种新的try语句实现的，叫try-with-resources，有时称为自动资源管理。
• try-with-resources的主要好处是可以避免在资源（如文件流）不需要时忘记将其关闭。
• try-with-resources语句的基本形式如下：

try(声明和创建某种资源 )//（只有实现了java.lang.AutoCloseable接口的那些资源才可自动关闭。）
{// 使用资源
}[catch(Exception  e){}][finally{ }]

3️⃣自定义异常

• 编写自定义异常类实际上是继承一个标准异常类，通常继承Exception类，如下所示：

 class CustomException extends Exception {   public CustomException(){}  public CustomException(String message) {  super(message);    }}

实战演练

问题描述:
程序中需要验证用户输入的数据值必须是正值。如果用户提供的是负值，程序抛出异常。
编写一个自定义异常类NegativeValueException，负值异常。

// 自定义运行时异常类 NegativeValueException  
public class NegativeValueException extends RuntimeException {  // 可以添加一个无参构造器  public NegativeValueException() {  super("输入值不能为负！");  }  // 也可以添加一个带有详细错误信息的构造器  public NegativeValueException(String message) {  super(message);  }  // 还可以添加一个带有错误信息和原因的构造器  public NegativeValueException(String message, Throwable cause) {  super(message, cause);  }  // 还可以添加一个带有原因的构造器  public NegativeValueException(Throwable cause) {  super(cause);  }  // 根据需要，你也可以添加更多的构造器或方法  
}

然后，你可以在你的程序中使用这个异常类来验证用户输入的值。下面是一个简单的示例，展示了如何在用户输入负值时抛出NegativeValueException：

import java.util.Scanner;  public class Main {  public static void main(String[] args) {  Scanner scanner = new Scanner(System.in);  System.out.print("请输入一个正数: ");  double input = scanner.nextDouble();  try {  validatePositive(input);  System.out.println("输入有效，您输入的是: " + input);  } catch (NegativeValueException e) {  System.out.println(e.getMessage());  }  scanner.close();  }  // 验证输入是否为正数  public static void validatePositive(double number) throws NegativeValueException {  if (number < 0) {  throw new NegativeValueException("您输入了一个负数！");  }  }  
}

在这个示例中，validatePositive方法用于检查用户输入的值是否为正数。如果输入的是负数，它将抛出一个NegativeValueException。在main方法中，通过try-catch块捕获并处理这个异常。如果用户输入了负数，程序将输出错误消息而不是崩溃。

4️⃣断言

使用断言

• 所谓断言（assertion）是一个Java语句，其中指定一个布尔表达式，程序员认为在程序执行时该表达式的值应该为true。
• 程序通过计算该布尔表达式执行断言，若该表达式为false程序会报告一个错误。通过验证断言是true，能够使程序员确信程序的正确性。
• 断言是通过assert关键字来声明的，断言的使用有两种格式：

assert expression ;//如果该表达式值为false，抛出AssertionError异常
assert expression : detailMessage ;

开启和关闭断言

• 编译带有断言的程序与一般程序相同。默认情况下，断言在运行时是关闭的，要开启断言功能，在运行程序时需要使用 –enableassertions或-ea选项，例如：

D:\study>java –ea AssertionDemo

• 在Eclipse中要开启断言，按下列步骤操作：
  Run→ Run Configurations → 选择Arguments选项卡
  → Arguments文本框中输入–enableassertions 或-ea 然后执行程序

  何时使用断言

• 通常来说，断言用于检查一些关键的值，并且这些值对整个应用程序或局部功能的实现有较大影响，并且当断言失败，这些错误是不容易恢复的。
• 以下是一些使用断言的情况，它们可以使Java程序的可靠性更高。
• 1. 检查控制流
     在if_{else和switch}case结构中，可以在不应该发生的控制支流上加上assert false语句。如果这种情况发生了，断言就能够检查出来。
     例如，假设x的值只能取1、2或3，可以编写下面的代码：

 switch (x) {case 1: …;case 2: …;case 3: …;default: assert false : “x 值非法:" + x;}

• 2. 检查前置条件（precondition）
     在private修饰的方法前检查输入参数是否有效。
     例如，某方法可能要求输入的参数param不能为null，就可以在方法的开头加上下面语句：

assert param != null:"参数不能为null";

• 3. 检查后置条件（postcondition）
     在方法计算之后检查结果是否有效。对于一些计算方法，运行完成后，某些值需要保证一定的性质。
     例如，对计算绝对值的方法可以在方法的结束处使用下面语句进行检查：

assert value >= 0:"结果应该大于等于0:" + value; 

• 4. 检查程序不变量
     在程序的运行过程中这些变量的值是不变的，称为不变量。这些不变量可能是一个简单表达式，也可能是一个复杂表达式。对于一些关键的不变量，可以通过assert进行检查。

断言示例

问题描述
使用对象数组实现一个简单的栈类，在push()、pop()和topValue()方法中使用断言。

public class SimpleStack<T> {  private Object[] elements;  private int size;  private int capacity;  public SimpleStack(int initialCapacity) {  capacity = initialCapacity;  elements = new Object[capacity];  size = 0;  }  // 向栈中添加元素  public void push(T item) {  assert size < capacity : "Stack is full, cannot push new item";  elements[size++] = item;  }  // 从栈中移除并返回顶部元素  @SuppressWarnings("unchecked")  public T pop() {  assert size > 0 : "Stack is empty, cannot pop item";  return (T) elements[--size];  }  // 返回栈顶元素但不移除  @SuppressWarnings("unchecked")  public T topValue() {  assert size > 0 : "Stack is empty, cannot access top value";  return (T) elements[size - 1];  }  // 获取栈的当前大小  public int getSize() {  return size;  }  // 获取栈的容量  public int getCapacity() {  return capacity;  }  // 为了简单起见，这里不实现扩容逻辑  // 在实际应用中，你可能需要在push时检查容量，并在需要时扩容  
}  // 使用示例  
public class Main {  public static void main(String[] args) {  SimpleStack<Integer> stack = new SimpleStack<>(5);  stack.push(1);  stack.push(2);  stack.push(3);  System.out.println("Top value: " + stack.topValue()); // 应输出 3  stack.pop();  System.out.println("New top value: " + stack.topValue()); // 应输出 2  // 尝试在空栈上调用 pop() 或 topValue()，这将触发断言错误（如果启用了断言）  // 注意：在生产环境中，断言可能会被禁用，因此最好有额外的错误处理逻辑  // stack.pop(); // 这将引发 AssertionError，如果断言被启用  }  
}

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