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一、异常的概念及体系结构

1.1 异常的概念

在生活中，一个人表情痛苦，出于关心，可能会问：你是不是生病了，需要我陪你去看医生吗？

在程序中也是一样，程序猿是一帮办事严谨、追求完美的高科技人才。在日常开发中，绞尽脑汁将代码写的尽善尽美，在程序运行过程中，难免会出现一些奇奇怪怪的问题。有时通过代码很难去控制，比如：数据格式不对、网络不通畅、内存报警等。

在Java中，将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常。比如之前写代码时经常遇到的：

1.算术异常：

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2.数组越界异常：

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3.空指针异常：

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从上述过程中可以看到，java中不同类型的异常，都有与其对应的类来进行描述。

1.2 异常的体系结构

异常种类繁多，为了对不同异常或者错误进行很好的分类管理，Java内部维护了一个异常的体系结构：

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看上图：

1. Throwable：是异常体系的顶层类，其派生出两个重要的子类, Error和Exception
2. Error：指的是Java虚拟机无法解决的严重问题，比如：JVM的内部错误、资源耗尽等，典型代表；
3. Exception：异常产生后程序员可以通过代码进行处理，使程序继续执行。

1.3异常的分类

异常可能在编译时发生，也可能在程序运行时发生，根据发生的时机不同，可以将异常分为：
1.编译时异常：

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2.运行时异常：
RunTimeException以及其子类对应的异常，都称为运行时异常。比如：NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException。
注意：

编译时出现的语法性错误，不能称之为异常。例如将 System.out.println 拼写错了, 写成了system.out.println. 此时编译过程中就会出错, 这是 “编译期” 出错。而运行时指的是程序已经编译通过得到class 文件了, 再由 JVM 执行过程中出现的错误。

二、异常的处理

在Java中，处理异常主要有这五个关键字：thorw 抛出异常，try 里面放可能出现的异常代码，catch 捕捉异常，finally 必须执行的特定代码，thorws 声明异常。

2.1防御式编程

事前防御型：

public class test {public static void main(String[] args) {boolean bool=true;if(bool){System.out.println("进入游戏失败");}if(!bool){System.out.println("进入游戏成功");}}
}

缺陷：正常流程和错误处理流程代码混在一起, 代码整体显的比较混乱.

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事后认错型：

public class test {public static void main(String[] args) {int[] num=new int[10];try {for (int i = 0; i <=num.length; i++) {System.out.println(num[i]);}}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){System.out.println("捕获ArrayIndexOutOfBoundsException...");}finally {System.out.println("finally...");}}
}

优势：正常流程和错误流程是分离开的, 程序员更关注正常流程，代码更清晰，容易理解代码。

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2.2 异常的抛出

在编写程序时，如果程序中出现错误，此时就需要将错误的信息告知给调用者，比如：参数检测。
在Java中，可以借助throw关键字，抛出一个指定的异常对象，将错误信息告知给调用者。具体语法如下：

throw new XXXException("异常产生的原因")

【需求】：实现一个获取数组中任意位置元素的方法。

public class test {public static int getArrayValue (int[] array, int index) {if (array == null) {throw new NullPointerException("getArrayValue::传递的数组为空");}if (index < 0 || index >= array.length) {throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("getArrayValue::数组下标越界了！");}System.out.println("测试抛出异常后会不会执行后续代码！");return array[index];}public static void main(String[] args) {int[] array = {1,2,3,4,5};int ret = getArrayValue(array, 10);System.out.println(ret);}
}

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【注意事项】

1. throw必须写在方法体内部
2. 抛出的对象必须是Exception 或者 Exception 的子类对象
3. 如果抛出的是 RunTimeException 或者 RunTimeException 的子类，则可以不用处理，直接交给JVM来处理4. 如果抛出的是编译时异常，用户必须处理，否则无法通过编译
4. 异常一旦抛出，其后的代码就不会执行

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2.3 异常的捕获

异常的捕获，也就是异常的具体处理方式，主要有两种：异常声明throws 以及 try-catch捕获处理。

2.3.1异常声明throws

处在方法声明时参数列表之后，当方法中抛出编译时异常，用户不想处理该异常，此时就可以借助throws将异常抛给方法的调用者来处理。即当前方法不处理异常，提醒方法的调用者处理异常。
语法格式：

修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws 异常类型1，异常类型2...{}

假设我们有一个方法，里面可能会发生异常，但是我们不想处理这个异常，那么就可以声明这个异常，那交给谁处理呢？谁调用了这个方法谁处理，假设是 main 方法调用了，就由 main 方法处理，如果 main 方法也不想处理，也可以使用 throws 声明这个异常，即交给JVM处理，如何自己处理异常，后面的 try - catch 就会讲到！
注意：1. throws必须跟在方法的参数列表之后
2. 声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类
3. 方法内部如果抛出了多个异常，throws之后必须跟多个异常类型，之间用逗号隔开，如果抛出多个异常类型具有父子关系，直接声明父类即可。
4. 调用声明抛出异常的方法时，调用者必须对该异常进行处理，或者继续使用throws抛。
5.将光标放在抛出异常方法上，alt + Insert 快速处理（idea）

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2.3.2 try-catch捕获并处理

语法格式：

try{//放置可能发生异常的代码}catch (Exception e){//对异常进行不糊}catch (Exception e){//对异常进行不糊}finally {//这里的代码一定会被执行}

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关于异常的处理方式:

1.异常的种类有很多, 我们要根据不同的业务场景来决定.
2.对于比较严重的问题(例如和算钱相关的场景), 应该让程序直接崩溃, 防止造成更严重的后果.
3.对于不太严重的问题(大多数场景), 可以记录错误日志, 并通过监控报警程序及时通知程序猿
4.对于可能会恢复的问题(和网络相关的场景), 可以尝试进行重试
5.在我们当前的代码中采取的是经过简化的第二种方式. 我们记录的错误日志是出现异常的方法调用信息, 能很快速的让我们找到出现异常的位置. 以后在实际工作中我们会采取更完备的方式来记录异常信息.

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【注意事项】
1. try块内抛出异常位置之后的代码将不会被执行
2. 如果抛出异常类型与catch时异常类型不匹配，即异常不会被成功捕获，也就不会被处理，继续往外抛，直到JVM收到后中断程序----异常是按照类型来捕获的.

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3. try中可能会抛出多个不同的异常对象，则必须用多个catch来捕获----即多种异常，多次捕获.

public class test {public static void main(String[] args) {try{int[] num=null;  //这里发生的是空指针异常String[] str=new String[10];str[11]="hello";}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {//此处捕捉的是数组越界异常System.out.println("捕获了ArrayIndexOutOfBoundsException。。。异常");e.printStackTrace();}catch (NullPointerException e){System.out.println("捕获了NullPointerException。。");e.printStackTrace();}finally {System.out.println("finally...执行了");}}
}

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4.如果多个异常的处理方式是完全相同, 也可以写成这样：

catch(ArrayIndexOutOfBoundsException|NullPointerExceptione){
}

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5.不会同时抛出多个异常

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6.如果异常之间具有父子关系，一定是子类异常在前catch，父类异常在后catch，否则语法错误：

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7.可以通过一个catch捕获所有的异常，即多个异常，一次捕获(不推荐)

public class test {public static void main(String[] args) {int[] num={1,2,3};try{System.out.println(num[4]);}catch (Exception e){e.printStackTrace();}}
}

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2.3.3 finally

在写程序时，有些特定的代码，不论程序是否发生异常，都需要执行，比如程序中打开的资源：网络连接、数据库连接、IO流等，在程序正常或者异常退出时，必须要对资源进进行回收。另外，因为异常会引发程序的跳转，可能导致有些语句执行不到，finally就是用来解决这个问题的。

语法：

try{//放置可能发生异常的代码}catch (Exception e){//对异常进行不糊}catch (Exception e){//对异常进行不糊}finally {//这里的代码一定会被执行}//...code 如果没有抛出异常，或者异常被捕获处理了，这里的代码也会执行

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问题：既然 finally 和 try-catch-finally 后的代码都会执行，那为什么还要有finally呢？
这里我们用一个例子来看一下，实现一个 getData 方法，方法内部输入一个数字，并返回这个数字：

public static int getData() {Scanner scanner = null;try {scanner = new Scanner(System.in);int data = scanner.nextInt();return data;} catch (InputMismatchException ex) {ex.printStackTrace();} finally {System.out.println("finally中代码");}System.out.println("try-catch-finally之后代码");if (null != scanner) {scanner.close();}return 0;public static void main(String[] args) {intdata=getData();System.out.println(data);}
}

那这里我们有一个问题，如果你是正常输入的，那么将会直接返回 data，并不会走到后面的代码，也就是不会释放输入流，造成资源浪费，所以我们可以把释放输入流语句放到 finally 中，因为 不管是否抛出异常，是否被捕获，finally 中的语句都会被执行。
finally 中的代码一定会执行的，一般在 finally 中进行一些资源清理的扫尾工作。

public static int getData() {Scanner scanner = null;try {scanner = new Scanner(System.in);int data = scanner.nextInt();return data;} catch (InputMismatchException ex) {ex.printStackTrace();} finally {System.out.println("finally中代码");scanner.close();//收尾}System.out.println("try-catch-finally之后代码");return 0;public static void main(String[] args) {intdata=getData();System.out.println(data);}
}

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2.4 异常的处理流程

先是执行 try 中的代码，如果里面的代码发生了异常，就会立刻结束 try 中的代码，不会执行 try 中后续代码，接着会去看 catch 中的异常类型与 try 中发生异常的类型能否匹配，如果找到了匹配的异常类型，则会执行对应 catch 中的代码，如果没有找到匹配的异常类型，就会将异常向上传递到上层调用者，无论是否发生异常，是否匹配，finally 中的代码都会在方法结束前执行！如果上层调用者也没有处理这个异常，就继续向上传递，一直到 main 方法也没有合适的代码处理，就会交给 JVM 来进行处理，这个时候，程序就会异常终止！

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三、自定义异常类

Java 中虽然已经内置了丰富的异常类, 但是并不能完全表示实际开发中所遇到的一些异常，此时就需要维护符合我们实际情况的异常结构。

例如, 我们实现一个用户登陆功能.

class login{private String userName="root";private String password="1234";public String getUserName() {return userName;}public void setUserName(String userName) {this.userName = userName;}public String getPassword() {return password;}public void setPassword(String password) {this.password = password;}public void logInfo(String userName, String password) {if (!this.userName.equals(userName)) {System.out.println("用户名错误");return;}if (!this.password.equals(password)) {System.out.println("密码错误");return;}System.out.println("登陆成功");}
}
public class test {public static void main(String[] args) {login login=new login();login.logInfo("ABC","123");}
}

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怎么用异常的方式去写呢？

1.自定义一个类，然后继承 Exception 或者 RuntimeException 类.
2.实现一个带有 String 类型参数的构造方法，参数也就是出现异常的原因.
我们先看一下其他异常是怎么实现的：
这里以ArithmeticException是怎么实现的为例子：

然后创建一个UserNameException类然后模仿上面的让它继承RuntimeException

然后修改一下代码改成异常的方式：
login类代码：

class login{private String userName="root";private String password="1234";public String getUserName() {return userName;}public void setUserName(String userName) {this.userName = userName;}public String getPassword() {return password;}public void setPassword(String password) {this.password = password;}public void logInfo(String userName, String password) {if (!this.userName.equals(userName)) {throw new UserNameException("用户名错误");}if (!this.password.equals(password)) {throw new UserNameException("密码错误");}System.out.println("登陆成功");}
}
public class test {public static void main(String[] args) {login login=new login();login.logInfo("ABC","123");}
}

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自定义异常类代码：

public class UserNameException extends RuntimeException{public UserNameException() {super();}public UserNameException(String s) {super(s);}
}

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测试代码：

public class test {public static void main(String[] args) {login login=new login();try{login.logInfo("ABC","123");}catch (UserNameException e){System.out.println("捕获了UserNameException...");e.printStackTrace();}finally {System.out.println("finally,,,");}}
}

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运行结果：

可以看到自定义异常成功。

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注意：

如果自定义异常类继承了 Exception类，默认是受检查异常(编译时异常)。
如果自定义异常类继承了 RuntimeException，默认是不受检查异常(运行时异常。

欧耶！！！我学会啦！！！！