Java程序设计基础 课件 第8章 异常处理

第八章异常处理8.1异常处理基础8.2异常处理语法8.3自定义异常类本章小结

8.1异常处理基础

所谓异常，就是程序运行时可能出现的一些不正常、错误的情况。例如，试图打开一个根本不存在的文件、类型转换失败、数据库连接异常等，异常处理机制将会改变程序的控制流程，让程序有机会对错误做出处理。没有异常处理机制的编程语言，对程序可能出现的异常情况，往往是用很多if-else的分支语句来尽可能地预知可能发生的情况，保证程序的容错性。但是由于我们需要预测的可能性太多，代码将会剧增，程序将变得复杂。

如图8-1所示是Java异常类的层次结构。

图8-1Java异常层次图

在这个异常类层次最上层的是Throwable，它是java.Lang包中的一个类，该类的名字类似接口名，但实际是一个Java类。Throwable类是Java语言中所有错误或异常的超类，该类派生了两个子类java.lang.Error和java.lang.Exception。图中最底层的三项分别说明如下。

(1) RuntimeException(运行时异常)。运行时异常是程序运行时自动对某些错误做出反应而产生的，所以对于运行时异常不需要编写异常处理的程序代码，依然可以成功编译，主要包括算术异常类、空指针异常类、下标越界异常类、数组元素个数为负异常类、类型强制转换异常类、无效参数异常类等等。这类异常应通过检查程序和程序调试来尽量避免，而不是使用try-catch-finally语句捕获处理，比如a/b，其中的b有可能为0，但是这样的表达式是不需要进行异常处理的。

(2)其它异常类。其它异常类指的是在Exception类下除了RuntimeException之外的异常类，可以称之为受检类异常(CheckedException)。这种异常经常是在程序运行过程中由环境原因造成的，如输入/输出I/O异常、网络地址不能打开、文件未找到等，对于受检类异常必须在程序中使用try-catch-finally语句捕获并进行相应的处理，否则不能通过编译。这是语法上的强制要求，主要在Java的输入/输出程序中比较常见。

(3)各种Error子类。各种Error子类是由系统保留的异常类，该类定义了那些应用程序通常无法捕捉到的错误，一旦此类错误发生，程序就停止运行。该类主要包括内存溢出错误类、栈溢出错误类、类定义未找到错误类、图形界面错误类等。

各种Error子类主要包括OutOfMemoryError、StackOverflowError、NoClassDefFoundError、java.awt.AWTError等。

从上面的描述来看，Java的异常主要有三类：

(1)程序不能处理的错误Error；

(2)程序应避免而可以不去捕获的运行时异常RuntimeException；

(3)必须捕获的非运行时异常CheckedException。

8.2异常处理语法8.2.1try-catch-finally如果程序运行过程中发生了异常，系统会捕获抛出的异常对象并输出相应的信息，同时终止程序的运行，导致其后的程序无法运行。这可能并不是用户所期望的，用户可能更希望由程序来获取和处理异常对象，其它的程序语句则能够继续运行，这就是捕获异常的主要作用，也就是说，对可能发生受检类异常的语句进行监控，被监控的语句一旦发生异常，由异常处理机制来接管程序，并让后续的程序可以继续运行。

try-catch-finally异常处理语法的格式为

说明：

(1) try块：监控区主要是对可能发生受检类异常CheckedException的程序语句段使用try进行包围，而对于可能发生Error或者RuntimeException的语句一般不进行监控。

(2) catch块：如果程序需要在catch块中访问异常对象的相关信息，可以通过catch后异常形参来获得，然后在后面的语句块中进行处理。在一个try-catch-finally的结构中，try块只有一个，而catch块可以有多个，表示能对监控区中的语句进行监控，可以捕捉多个可能发生的异常。

(3) finally块：不管监控区是否发生异常，异常被抛出是否被捕捉到，在try-catch-finally结构的运行流程中如果有finally块，就一定要执行finally块中的语句。finally块是可以被省略的，它常常被用来回收一些物理资源，如数据库连接、网络连接、磁盘文件等。

Java异常处理机制如图8-2所示。

图8-2Java异常处理机制

如果没有异常处理机制，会如何？

(1)异常一旦发生，整个程序就会在发生异常的地方终止运行。

(2)如果没有异常处理机制，可以使用if-else的结构来处理可能发生的异常，从图8-2也可以看出异常处理机制类似于分支结构(注：多分支对应了异常处理可以有多个catch语句)。

多个分支结构，类似于try-catch-finally中的多个catch结构。如果有多个catch语句，要注意catch的排列顺序，如果父类的异常类放在前面，子类放在后面，按照向上转型的观点，子类catch就不能捕捉到相应的异常对象，因为父类在前面对异常对象的捕获进行了“拦截”(只要有一个catch捕捉到异常对象，后面的catch结构就不再执行，这个与多分支结构if-elseif是逻辑一致的)。有不少“偷懒”的程序员，在监控区后面就只写一个catch(Exceptionex)，表示对所有的异常类进行捕获，这样也满足了异常处理的语法要求。

当try块一旦发生异常，系统就会生成对应的异常类对象然后抛出，而异常处理机制就会依次使用后面的catch语句来进行捕捉；一旦捕获该异常对象，会将该异常对象赋给catch块后的异常引用变量，程序就可以通过该引用变量来获取该异常的相关信息，并进行相应的处理。下面通过一个程序示例来进行说明。

程序结果：

程序结果：

8.2.2throw/throws

当异常发生时，系统会将相对应的异常类对象生成并抛出。如果是Java定义好的运行时异常或者错误，都由系统自动抛出；如果想在程序中主动抛出异常或者声明函数要抛出异常，可以使用throw或者throws。

1．throw

如果在一个方法内部需要主动抛出异常对象，可以使用throw(第一人称)进行异常抛出，其语法为

throw异常类对象;

程序结果：

2．throws

如果是在一个方法的头部声明该方法可能要抛出异常，可以使用throws来完成(第三人称单数加s)，其语法为

使用throws声明抛出异常的一般情况是：当前方法不知道如何(或者不想)处理方法中可能发生的异常，于是不使用try-catch监控和捕捉异常，而是在方法声明中说明该方法将有可能抛出异常，由方法的上一级调用者处理，自己不再处理。

函数嵌套调用可能会使得异常一层层向上抛出，最后会抛出到main方法。如果main方法也不进行处理，继续使用throws声明抛出异常，而该异常就会抛出到控制台上显示异常的栈轨迹信息，并中止程序运行。

当一个方法在头部声明抛出异常后，如果为受检类异常，则该方法被调用的时候就必须用try-catch-finally结构对该方法监控并进行异常处理或者继续声明向上抛出，如下列程序所示。

8.3自定义异常类

用户自定义异常都应该继承Exception类，如果希望自定义运行时异常，则应该继承RuntimeException类。定义异常类时通常需要提供两种构造函数：一是无参数的构造函数；二是带一个字符串的构造函数，这个字符串将作为该异常对象的详细说明(也就是异常对象的getMessage方法的返回值)。

由于Exception类中具有以下方法，所以自定义异常类也继承了这几个方法：

(1) getMessage()：返回该异常的详细描述字符串。

(2) printStackTrace()：将该异常的跟踪栈轨迹输出到标准错误输出流。

(3) printStackTrace(PrintStreams)：将该异常的跟踪栈信息输出到指定输出流。

(4) getStackTrace()：返回该异常的跟踪栈轨迹信息。

只有在软件中自定义异常类，系统才能识别特定的运行错误，才能及时对错误进行控制和处理，这是增强软件稳定性和健壮性的手段之一。用户自定义异常类不能由系统自动抛出，需要在程序中使用throw语句来定义在什么情况下产生异常，并抛出该自定义异常类的对象。例如，对前面的动物类做一个自定义异常类，如果动物重量为负数(在生成动物类对象或者对动物类的weight进行设置时进行判定)，则抛出自定义异常对象。

程序结果：

本章小结

1．按照是否必须进行异常处理，异常类可分为两大类：java.lang.Error类+ RuntimeException类和受检异常类。前面一类是不需要进行异常处理的，在Exception下除了RuntimeException之外的所有类称为受检异常类，该类是必须进行异常处理的。2．如果没有异常处理机制，一旦发生异常，系统将抛出异常，并终止程序运行。

3．Java的异常处理主要有下列两种方式：

(1)使用try-catch-finally结构，即使用try块来监控可能发生异常的程序段，使用catch块来捕捉抛出的异常并进行处理；catch块可以有多个，无论有否异常发生，是否捕捉到，都要执行finally块语句。该结构类似于if-elseif结构。

(2)如果一个方法对方法内部的语句不想进行异常处理，可以使用throws在函数头部进行异常抛出声