第6章 异常处理

第六章异常处理1【学习目标】1．了解什么是错误和异常。2．熟悉异常对象类型和异常处理机制。3．掌握异常处理的编程技术。4．能够建立自己的异常类。2异常是导致程序中断运行的一种指令流，如果不对异常进行正确的处理，则可能导致程序的中断执行，造成不必要的损失，所以在程序的设计中必须要考虑各种异常的发生，并正确地做好相应的处理，这样才能保证程序正常地执行。在JAVA中一切的异常都秉着面向对象的设计思想，所有的异常都以类和对象的形式存在，除了JAVA中已经提供的各种异常类外，用户也可以根据需要定义自己的异常类。任何程序都可能存在问题。在程序实际的应用中，可能存在大量的未知问题，所以在程序的开发中对于错误的处理是极其重要的。任何程序都很难做到百分百完美，所以程序开发中一定要对各种问题进行处理，而JAVA提供的异常处理机制可以帮用户更好地解决这方面的问题。3在没有异常处理的语言中如果要回避异常，就必须使用大量的判断语句，配合所想到的错误状况来捕捉程序中所有可能发生的错误。但为了捕捉这些错误，编写出来的程序代码经常有大量的判断语句，有时这样也未必能捕捉到所有的错误，而且这样做势必导致程序运行效率的降低。JAVA的异常处理机制恰好改进了这一点。它具有易于使用、可自行定义异常类、处理抛出的异常同时又不会降低程序运行的速度等优点。因而在JAVA程序设计时，应充分地利用JAVA的异常处理机制，以增进程序的稳定性及效率。46.1异常概述一、错误与异常根据错误性质将运行错误分为两类：错误和异常。

1．致命性的错误

如程序进入了死循环，或递归无法结束，或内存溢出，这类现象称为错误。

2．非致命性的异常

如运算时除数为0，或操作数超出数据范围，或打开一个文件时，发现文件并不存在，或欲装入的类文件丢失，或网络连接中断等，这类现象称为异常。51．抛出异常当程序发生异常时，产生一个异常事件，生成一个异常对象，并把它提交给运行系统，再由运行系统寻找相应的代码来处理异常。这个过程称为抛出(throw)一个异常。一个异常对象可以由Java虚拟机生成，也可以由运行的方法生成。2．捕获异常异常抛出后，运行时系统从生成对象的代码开始，沿方法的调用栈逐层回溯查找，直到包含相应处理的方法，并把异常对象交给该方法为止，这个过程称为捕获(catch)一个异常。6

3．异常处理的类层次

Java通过错误类（Error）和异常类(Exception)来处理错误和异常，而它们都是Throwable类的子类，分别用来处理两组异常。它们的层次结构如图6-1所示。74．程序对错误与异常的三种处理方式⑴

程序不能捕获和处理的错误

Error类为错误类。⑵

程序应避免而不捕获的异常

对于运行时异常类（RuntimeException）,如数组越界等，无须使用try-catch-finally语句，这类异常应通过程序调试尽量避免而不是去捕获它。⑶

必须捕获的异常

有些异常在编写程序时是无法预料了，如文件没找到异常、网络通信失败异常等。因此，为了保证程序的健壮性，Java要求必须对可能出现这些异常的代码使用try-catch-finally语句，否则编译无法通过。8常见的非运行时异常非运行时异常异常描述CloneNotsupportedException当试图克隆一个没有实现Cloneable接口的对象时抛出此异常InterruptedException当线程在很长一段时间内一直处于正在等待、休眠或暂停状态，而另一个线程用Thread类中的interrupt方法中断它时抛出该异常ClassNotFoundException当程序使用Class类中的forName方法，或者ClassLoader类中的findSystemClass方法和loadClass方法试图载入某个类而没有找到时抛出此异常InstantiationException当要被实例化的类是抽象类或接口时抛出此异常IllegalAccessException当某个方法试图载入其没有权限访问的类时抛出此异常NoSuchMethodException当某个特定的方法无法找到时抛出此异常IOException表示I/0操作时可能产生的各种异常9例6.1文件没有找到异常类importjava.io.*;publicclassTry3{publicstaticvoidmain(Stringargs[])

{

FileInputStreamfis=newFileInputStream("auto.bat");

System.out.println("Icannotfoundthisfile!");

}}

105．常见的运行时异常类

下面介绍常见的异常类，它们都是RuntimeException的子类。

⑴算术异常ArithmeticException

⑵空指针异常NullPointerException

⑶类型强制转换异常ClassCastException

⑷数组负下标异常NegativeArraySizeException

⑸数组下标越界异常ArrayIndexOutOfBoundsException11运行时异常异常描述ArrayStoreException试图将错误类型的对象存储到一个对象数组时抛出此异常ArithmeticException当出现异常的运算条件时抛出此异常，如整数除以零ClassCastException当两个没有所属关系的类的实例进行类型转换时抛出此异常IllegalArgumentException当不合法的变量或不适当的参数被传递给方法时抛出此异常IndexOutOfBoundsException索引越界ArrayIndexOutOfBoundsException数组索引小于0或者超过数组的最大长度时抛出此异常StringIndexOutOfBoundsException字符串索引小于0或者超过数组的最大长度时抛出此异常NegativeArraySizeException如果试图创建一个长度为负数的数组时抛出此异常NullPointerException当对象没有实例化就试图通过该对象的变量访问它时抛出此异常SecurityException由安全管理器抛出的异常，指示存在安全侵犯UnsupportedOperationException当不支持请求的操作时，抛出该异常常见的运行时异常（这些异常，大家在编译运行程序时，会经常遇到，需要修改程序）126.2异常处理一、异常的产生以【例6.2】产生数组下标越界异常和除数为0异常为例引出异常的产生。例6.2产生数组下标越界异常和除数为0异常publicclassTry1{

publicstaticvoidmain(Stringargs[])

{

inti=0,j=0;

inta[]={5,6,7,8};

for(i=0;i<5;i++)

System.out.println("a["+i+"]="+a[i]); System.out.println(3/j);

}}13二、使用try-

catch-finally语句捕获和处理异常

在Java的异常处理机制中，提供了try-catch-finally语句来捕获和处理一个或多个异常，语法格式如下：

try

{

<语句1>

}

catch（ExceptionType1e）

{

<语句2>

}…

finally

{

<语句3>

}14

其中，<语句1>是可能产生异常的代码；<语句2>是捕获某种异常对象时进行处理的代码，ExceptionType1代表某种异常类，e为相应的对象；<语句3>是其后必须执行的代码，无论是否捕获到异常。catch语句可以有一个或多个，但至少要有一个catch语句，finally语句可以省略。try-catch-finally语句的作用是，当try语句中的代码产生异常时，根据异常的不同，由不同catch语句中的代码对异常进行捕获并处理；如果没有异常，则catch语句不执行；而无论是否捕获到异常都必须执行finally中的代码。15例6.3异常捕获和处理publicclassTry2{

publicstaticvoidmain(Stringargs[]){

inti=0;

inta[]={5,6,7,8};

for(i=0;i<5;i++){

try{

System.out.println("a["+i+"]="+a[i]);

}

catch(ArrayIndexOutOfBoundsExceptione){

System.out.println("数组下标越界异常！");

}

finally{

System.out.println("fianllyi="+i);

}

}

}}16⑴try语句try语句大括号{}中的这段代码可能会抛出一个或多个异常。也就是说，当某段代码在运行时可能产生异常的话，需要使用try语句来试图捕获这些异常。通过这个例子我们再来深入讨论try-catch-finally语句，以及使用时要注意的问题。17⑵catch语句 ExceptionDemo6.javacatch语句的参数类似于方法的声明，包括一个异常类型和一个异常对象。

catch语句可以有多个，分别处理不同类型的异常。Java运行时系统从上向下分别对每个catch语句处理的异常类型进行检测，直到找到与类型相匹配的catch语句为止。

如果程序产生的异常和所有catch的处理的异常都不匹配，则这个异常将由Java虚拟机捕获并处理，此时与不使用try-catch-finally语句是一样的，这显然也不是我们所期望的结果。因此一般在使用catch语句时，最后一个将捕获Exception这个所有异常的超类，从而保证异常由对象自身来捕获和处理。也就是，一般先安排子类，再安排父类，否则编译时编译器会提示错误。18⑶finally语句try所限定的代码中，当抛出一个异常时，其后的代码不会被执行。通过finally语句可以指定一块代码，无论try所指定的程序块中是否抛出异常，也无论catch语句的异常类型是否与所抛出的异常的类型一致，finally所指定的代码都要被执行，它提供了统一的出口。该语句是可以省略的。196.3抛出异常一、使用throw语句抛出异常

使用throw语句抛出异常，格式如下：

throw<异常对象>

其中，throw是关键字，<异常对象>是创建的异常类对象。20例6.4抛出异常publicclassTry5{

publicvoidrun(bytek){

bytey=1,i=1;

System.out.print(k+"!=");//不换行输出

for(i=1;i<=k;i++){

try{

if(y>Byte.MAX_VALUE/i)//Integer类的常量，表示最大值

thrownewException("overflow");//溢出时抛出异常

else

y=(byte)(y*i);

}

catch(Exceptione)

{21

System.out.println("exception:"+e.getMessage());

e.printStackTrace();//显示异常信息

System.exit(0);

}

}

System.out.println(y);

}

publicstaticvoidmain(Stringargs[])

{

Try5a=newTry5();

for(bytei=1;i<10;i++)

a.run(i);

}}22

⑴抛弃异常的方法在方法声明中，添加throws（抛弃）子句表示该方法将抛出异常。

带有throws子句的方法的声明格式如下：[<修饰符>]<返回值类型><方法名>([<参数列表>])[throws<异常类>]

其中，throws是关键字，<异常类>是方法要抛出的异常类，可以声明多个异常类，用逗号隔开。

注意：将throws子句与throws在语法和使用上要加以区别。⑵由调用方法处理异常

由一个方法抛弃异常后，系统将异常向上传播，由调用它的方法来处理这些异常。刚才的例题，我们也可以用抛弃异常的方法来处理，Try6.java二、抛弃异常的方法与调用方法处理异常23例6.5抛出异常的方法与调用方法处理异常publicclassTry6{

publicvoidcalc(bytek)throwsException{

//抛出异常

bytey=1,i=1;

System.out.print(k+"!=");

for(i=1;i<=k;i++){

try{

if(y>Byte.MAX_VALUE/i)

//Integer类的常量，表示最大值

thrownewException("overflow");

//溢出时抛出异常

else

y=(byte)(y*i);

}

catch(Exceptione){

System.out.println("exception:"+e.getMessage());

e.printStackTrace();

System.exit(0);

}

}24

System.out.println(y);

}

publicvoidrun(bytek){//捕获并处理异常

try{

calc(k);

}

catch(Exceptione){

System.out.println("exception:"+e.getMessage());

e.printStackTrace();

System.exit(0);

}

}

publicstaticvoidmain(Stringargs[]){

Try6a=newTry6();

for(bytei=1;i<10;i++)

a.run(i);

}}25三、由方法抛出异常交系统处理

对于程序中需要处理的异常，一般编写try-catch-finally语句捕获并处理；而对于程序中无法处理必须由系统处理的异常，可以使用throw语句在方法中抛出异常交系统处理。26

例如，我们也可以自己根据编程的需要，抛出异常，并捕获处理。publicclassDemo1{

//异常用法举例

staticinta,b,c;

publicstaticvoidmain(Stringargs[]){

try{

a=100;

b=Integer.parseInt(args[0]);

if(b==13)

throw(newArithmeticException());//方法中抛出异常

c=a/b;

System.out.println("a/b="+c);

}

catch(ArrayIndexOutOfBoundsExceptione){

System.out.println("没有命令行第一个参数");}

catch(ArithmeticExceptione){

System.out.println("算数运算错误");}

}}276.4自定义异常类

虽然Java已经预定义了很多异常类，但有的情况下，程序员不仅需要自己抛出异常，还要创建自己的异常类。这时可以通过创建Exception的子类来定义自己的异常类。28Java异常类体系中不包含所需要的异常类型。用户需要将自己所提供类的异常与其他人提供的异常进行区分。类中将多次抛出这种类型的异常。如果使用其它程序包中定义的异常类，将影响程序包的独立性与自包含性。下面给出一些原则，提示读者何时需要自己定义异常类。满足下列任何一种或多种情况就应该考虑自己定义异常类。29Throwable定义的几个常用方法方法描述ThrowablefillStackTrace()返回一个包含完整堆栈轨迹的Throwable对象，该对象可能被再次引发StringgetLocalizedMessage()返回一个异常的局部描述StringgetMessage()返回一个异常的描述voidprintStackTrace()显示堆栈轨迹voidprintStackTrace(PrintStreams)把堆栈轨迹输出到指定的输出流voidprintStackTrace(PrintWriters)把堆栈轨迹输出到指定的PrintWriterStringtoString()返回此异常的简短描述30例6.6自定义异常类 MyException.javaclassMyExceptionextendsException//自定义异常类{

MyException(){}

MyException(Stringmsg)

{

super(msg);}}classUsingMyException//抛出异常类{

Voidf()throwsMyException

{

System.out.println("ThrowsMyExceptionfromf()");

thrownewMyException();

}

Voidg()throwsMyException

{

System.out.println("ThrowsMyExceptionfromg()");

thrownewMyException("originateding()");

}}31publicclassTestMyException//捕获并处理异常{

publicstaticvoidmain(Stringargs[]){

UsingMyExceptionm=newUsingMyException();//创建自定义异常类对象

try{

m.f();

}

catch(MyExceptione){

e.printStackTrace();

}

try{

m.g();

}

catch(MyExceptione){

e.printStackTrace();

}

}}326.5项目拓展编写一个程序，对数组下标越界的异常进行捕捉和处理，操作方法如下。（1）打开“记事本”软件，键入如下的程序内容：33publicclassShuzuyichang{

publicstaticvoidmain(Stringargs[]){

int[]nums=newint[10];

for(inti=0;i<=10;i++){

try{

nums[i]=i+1;}

catch(ArrayIndexOutOfBoundsExceptione){

System.out.println("数组下标越界，产生异常："+e);

}

finally{

if(i<10)

System.out.println("i="+i+"，"+"nums[i]="+nums[i]);

}

}

}}34（2）在上面的程序中，定义的数组范围是number[0]～number[9]，当i循环到10的时候，数组越界，产生异常。在Exception类的所有子类中都