《Java语言程序设计》课件第5章

5.1异常分析及异常类

5.2异常处理

5.3小结

5.4习题

5.1.1一个有问题的程序

什么是异常？先来分析一个程序及其运行结果。

【例5-1】除零异常程序。

publicclassDivideZero{

intx;

publicstaticvoidmain(String[]args){

intresult;

5.1异常分析及异常类

DivideZerok=newDivideZero();

result=35/k.x;

System.out.println("result="+result);

System.out.println("programendsok");

}

}

程序运行结果如图5-1所示。图5-1DivideZero.java的运行结果这个程序在编译时不会出现问题，但是在运行时出现了异常。通过提示信息可以知道，程序中第6行的位置出现了被0除的情况。再仔细考虑一下，原来在创建对象k的时候，其数据成员x被初始化成0，即k.x为0，而除0是非法的。

当程序运行时，会发生不正常的事件阻止事先设计好的程序的执行，这些事件称为异常。当这个程序运行到“35/k.x”时，Java抛出一个异常，该异常表示算术操作不能执行，并且程序自动终止。Java抛出的这个异常为java.lang.ArithmeticException，是一个类。为什么运行结果有错误信息的提示呢？这与Java处理异常的机制有关。当Java抛出异常后，有几件事会随之发生。首先，同Java中其他对象的创建一样，Java将使用new创建异常对象。然后，由于当前的执行路径不能继续下去了，所以该路径被终止，并且弹出对异常对象的引用。此时，异常处理机制接管程序，并开始寻找一个恰当的地方来继续执行程序。这个恰当的地方就是“异常处理程序”，它的任务是将程序从错误状态中恢复，以使程序要么换一种方式运行，要么以原有方式继续运行下去。5.1.2异常类的组织

用面向对象的方法来进行异常处理，首先必须建立异常处理类的层次。在异常处理类层次的最上层有一个单独的类叫做Throwable类，用来表示任何可以作为异常被抛出的类，每个异常类都是Throwable的子类。异常类的层次关系如下：

Throwable对象可分为两种类型(从Throwable继承而得到的类型)：Error用来表示编译和系统错误(除特殊情况外，一般不用程序员关心)；Exception是可以被抛出的基本类型，在Java类库、用户方法以及运行故障中都可能抛出Exception型异常。所以Java程序员关心的基类型通常是Exception。对于Java异常类的全面了解可以查阅HTML格式的Java文档。异常的基本概念是用名称代表发生的问题，即可以望文知意。但需要指出的是，异常并非全是在java.lang包里定义的。有些异常是用来支持其他的程序包，如util、net和io，这些异常可以通过完整的名称或者从其父类中看出，比如所有的输出/输出异常都是从java.io.IOException继承而来的。同时，Java中异常的数目在持续增加，所使用的第三方类库也可能会有自己的异常。所以对于异常，关键是理解概念以及了解如何使用。

Java异常处理主要通过5个关键字控制：try、catch、throw、throws和finally。try的意思是试一试它所包含的代码段中是否会发生异常；当有异常时，用catch抓住它，并进行相应的处理，使程序不受该异常的影响继续执行下去；在程序中用throw明确引发异常；throws的作用是如果一个方法可以引发异常，而它本身并不对该异常处理，那么它必须将这个异常抛给调用它的方法；finally是无论发不发生异常都要被执行的代码。5.2异常处理5.2.1try/catch语句

1．try块

对于异常处理，Java语言提供默认的处理方式。但使用此方式，一旦程序发生异常，程序就会终止运行并显示一些信息，这样用户界面就不很友好。为了避免程序运行时可能出现的错误，将这些程序代码放在try块中，在这个块里“尝试”各种(可能产生异常的)方法调用，用来捕获异常，所以称其为try块。try块是跟在try关键字之后的普通程序块：

try{

//可能抛出异常的代码

}

2．catch块

当然，抛出的异常必须在某处得到处理。这个“某处”就是“异常处理程序”，而且针对每个要捕获的异常，得准备相应的处理程序。所以，紧跟在try语句后面设计了catch语句，用来指定需要捕捉的异常类型，形式如下：

try{

//可能抛出异常的代码

}catch(Type1id1){//处理捕获的第一类异常

}catch(Type2id2){

//处理捕获的第二类异常

}catch(Type3id3){

//处理捕获的第三类异常

}

//等等

catch子句(异常处理程序)就像是只接受一个特殊类型的参数的方法。异常处理程序必须紧跟在try块之后，一旦出现异常情况，程序抛出一个异常并终止try程序的运行，异常处理机制将负责搜寻参数与异常类型相匹配的第一个处理程序。然后进入catch子句执行，此时认为异常得到了处理。一旦catch子句结束，则处理程序的查找过程结束。需要注意的是，只有匹配的catch子句才能得到执行。

现在针对DivideZero.java程序做几种处理，分析运行结果，深入理解try/catch的处理机制。【例5-2】没有cathch语句的程序。

publicclassDivideZero_Handle1{

intx;

publicstaticvoidmain(String[]args){

intresult;

DivideZero_Handle1k=newDivideZero_Handle1();try{

result=35/k.x;

System.out.println("result="+result);

}

System.out.println("programendsok！");

}

}

程序编译结果如图5-2所示。图5-2DivideZero_Handle1.java的编译结果【例5-3】只有一条cathch语句的程序。

publicclassDivideZero_Handle2{

intx;

publicstaticvoidmain(String[]args){

intresult;

DivideZero_Handle2k=newDivideZero_Handle2();

try{

result=35/k.x;System.out.println("result="+result);

}

catch(Exceptione){//捕获异常

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

}

System.out.println("programendsok！");

}

}

程序运行结果如图5-3所示。图5-3DivideZero_Handle2.java的运行结果【例5-4】显示异常类对象的相关信息。

publicclassDivideZero_Handle3{

intx;

publicstaticvoidmain(String[]args){

intresult;

DivideZero_Handle3k=newDivideZero_Handle3();

try{

result=35/k.x;

System.out.println("result="+result);

}

catch(Exceptione){//将堆栈轨迹输出到标准错误流

e.printStackTrace();

//得到这个对象的错误消息字符串

System.out.println("getmessage="+e.getMessage());

//得到这个对象的短说明

System.out.println("tostring="+e.toString());

}

System.out.println("programendsok！");

}

}

程序运行结果如图5-4所示。图5-4DivideZero_Handle3.java的运行结果

catch的参数e为Exception类型，它继承了Throwable类。该类中有多个方法可以得到对象e的异常信息。

【例5-5】有多条catch语句的程序。

publicclassDivideZero_Handle4{

intx;

publicstaticvoidmain(String[]args){

intresult;

DivideZero_Handle4k=newDivideZero_Handle4();

try{result=35/k.x;

System.out.println("result="+result);

}

catch(ArrayStoreExceptione){//第1条catch语句

System.out.println("数组下标越界.");

}

catch(ArithmeticExceptione){//第2条catch语句

System.out.println("出现被0除的异常情况.");}

catch(Exceptione){//第3条catch语句

System.out.println("检查除数的有效性.");

}

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

}

}

程序运行结果如图5-5所示。图5-5DivideZero_Handle4.java的运行结果异常处理机制从多个catch子句中搜寻到参数与异常类型(ArithmeticException)相匹配的第一个处理程序，然后进入catch子句执行处理程序，处理完后，跳出try/catch块，继续执行程序。

实际上ArithmeticException异常类是Exception类的子类，如果将第二个catch语句屏蔽掉，异常处理机制就会顺次找到第三个catch子句并执行，情况与例5-4相同。程序运行结果如图5-6所示。图5-6屏蔽了第二个catch子句后的运行结果5.2.2throw/throws语句

1．throw语句

如果在执行一段代码时，需要程序进行其他处理，就可以借助于异常，使程序执行指定的操作。产生异常又称为抛出异常，如果要故意抛出ClassCastException异常(类强制转换异常)，那么可以在try中增加下面的语句：

thrownewClassCastException();关键字throw的意思就是“抛出”，newClassCastException()就是创建了一个ClassCastException类的对象。

下面这个程序用来计算一个非负整数的平方根。

【例5-6】ThrowDemo.java程序。

publicclassThrowDemo{

intx;

publicThrowDemo(inttemp){

x=temp;

}

publicstaticvoidmain(String[]args){

ThrowDemok=newThrowDemo(-15);

try{

if(k.x<0)

thrownewException("需要计算的数必须是一个非负整数!");

else

System.out.println("sqrt("+k.x+")="+Math.sqrt(k.x));}

catch(Exceptione){

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

}

}

}

程序运行结果如图5-7所示。图5-7ThrowDemo.java的运行结果

2．throws语句

在ThrowDemo.java程序中，异常抛出后，是在异常被抛出的方法(main方法)中进行处理的。如果抛出的异常由调用它的方法完成处理该如何做？这时需要把异常从产生异常的方法中抛出，即利用throws关键字进行处理。假设将平方根的计算用sqrt方法进行设计，把异常从方法中抛出的程序是：

publicvoidsqrt()throwsException{

//求平方根的程序代码

}

在方法的声明中加上throwsException，就可以把sqrt方法中产生的异常抛出方法之外，留给调用它的其他方法(main方法)去处理。【例5-7】利用throws语句处理ThrowDemo.java程序。

publicclassThrowsDemo_1{

intx;

publicThrowsDemo_1(inttemp){

x=temp;

}

publicvoidsqrt()throwsException{//方法声明中抛出可能出现的异常

if(x<0)

thrownewException("需要计算的数必须是一个非负整数!");

elseSystem.out.println("sqrt("+x+")="+Math.sqrt(x));

}

publicstaticvoidmain(String[]args){

ThrowsDemo_1k=newThrowsDemo_1(-15);

try{

k.sqrt();}

catch(Exceptione){

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

}

}

}

程序运行结果如图5-8所示。图5-8ThrowsDemo_1.java的运行结果为了更好地理解throw和throws的用法，请阅读和分析下面这个例题。

【例5-8】利用throw和throws语句进行非负整数的平方根计算。

publicclassThrowsDemo_2{

intx;

publicThrowsDemo_2(inttemp){

x=temp;

}

publicvoidsqrt()throwsException{

try{

if(x<0)

thrownewException("需要计算的数必须是一个非负整数!");

else

System.out.println("sqrt("+x+")="+Math.sqrt(x));

}

catch(Exceptione){//捕获try语句中抛出的异常System.out.println("Caughtinsidesqrt_method:"+e.getMessage());

throwe;//抛出异常对象e，交给上一级方法—main

}

}

publicstaticvoidmain(String[]args){

ThrowsDemo_2k=newThrowsDemo_2(-15);

try{k.sqrt();

}

catch(Exceptione){//捕获sqrt方法抛出的异常

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

}

}

}

程序运行结果如图5-9所示。图5-9ThrowsDemo_2.java的运行结果通过这个例题的演示，throw和throws的概念更加明显：

(1) throw出现在方法体中，用于抛出异常。当方法在执行过程中遇到异常情况时，程序将异常信息封装为异常对象，然后throw。

(2) throws出现在方法的声明中，表示该方法可能会抛出的异常，允许throws后面跟着多个异常类型。5.2.3finally语句

如果希望无论try块中的异常是否抛出，程序都能执行一段代码，Java提供了另一种处理块的语法，即finally关键字。

finally语句创建一个代码块，在try/catch语句后执行，不管是否抛出异常，系统都将执行finally语句的程序代码。所以完整的异常处理应该如下面的形式：

try{

//可能抛出异常A、BorC

}catch(Aa1{//处理异常情况A

}catch(Bb1){

//处理异常情况B

}catch(Cc1){

//处理异常情况C

}finally{

//任何情况都必须执行的代码

}

【例5-9】程序FinallyTest.java对finally的使用情况作了测试。

publicclassFinallyTest{

intx;

publicFinallyTest(inttemp){

x=temp;

}publicstaticvoidmain(String[]args){

FinallyTestk=newFinallyTest(-15);

try{

if(k.x<0)

thrownewException("需要计算的数必须是一个非负整数!");

else

System.out.println("sqrt("+k.x+")="+Math.sqrt(k.x));

}catch(Exceptione){

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

}

finally{

System.out.println("被求平方根的数是:"+k.x);

}

}

}

程序运行结果如图5-10所示。图5-10FinallyTest.java的运行结果如果将-15改成16，程序的运行结果如图5-11所示。

从两个输出结果中发现，无论异常是否被抛出，finally子句总能被执行。使用finally语句可为异常处理提供统一的出口，一般来说可以在finally语句中进行资源清除工作，如关闭已打开的文件等。图5-11对16求平方根的运行结果5.2.4自定义异常

Java提供的异常体系不可能预见所有可能出现的错误。在实际应用中，可以自己定义异常类来表示程序中可能会遇到的特定问题。

如果要建立自己的异常类，必须从已有的异常类继承。根据前面的知识，异常处理类的顶层类是Throwable，但是Java程序员关心的基类型通常是它的子类Exception。所以可以通过继承Exception类来创建自己的异常类，即只需提供一个构造方法并覆盖要使用的方法即可。表5-1列出了Throwable类的构造函数。表5-1Throwable类的构造函数下面建立的是一个最简单的异常类：

classSimpleExceptionextendsException{}

这个异常类让编译器产生了缺省的构造方法，它将自动调用基类的缺省构造器。

【例5-10】创建自定义异常类，完成输入温度的检测报告。如果温度高于75度，显示不正常，否则均为正常。

classNewExceptionextendsException{

//创建自定义异常类

intvalue;

//带参数的构造方法的定义

NewException(inttemp){

value=temp;

}

publicStringtoString(){

//覆盖了父类方法toString(),使对象具有自己的显示信息

return"NewException"+value+"度";}

}

publicclassTemperatureForecast{

staticvoidforecast(intvalue)throwsNewException{

//温度检测

if(value>75)

thrownewNewException(value);

else

System.out.println(value+"度:Noproblem.");

}publicstaticvoidmain(String[]args){

try{//检测三个温度

forecast(60);

forecast(55);

forecast(95);

}

catch(NewExceptione){//处理forecast方法中抛出的异常

System.out.println(e+":HigherTemperature！");

}

}

}

程序运行结果如图5-12所示。图5-12TemperatureForecast.java的运行结果

【例5-11】创建自定义异常类，完成对银行账目的操作处理。

类BankAccount维持银行账目的余额：

(1)它有两个构造方法：①用空的余额创建一个新的银行账户；②用正的余额创建一个新的银行账户；

(2)提供三个实例方法支持余额的访问和操作：①返回该银行账户的余额；②向该银行账户中存入正值的数额；③从该银行账户中取出正值的数额。程序清单如下：

//创建自定义异常类，表示一个不正常的银行账目事件

classNegativeAmountExceptionextendsException{

//用消息s创建异常

publicNegativeAmountException(Strings){

super(s); //调用基类构造器，接受一个字符串作为参数

}

}//表示银行账目余额

classBankAccount{

intbalance;

//默认的构造方法,余额为空

publicBankAccount(){

balance=0;

}//特定的构造方法,余额为n

publicBankAccount(intn)throwsNegativeAmountException{

if(n>=0)

balance=n;

else

thrownewNegativeAmountException("Badbalance.");

}//返回当前的余额

publicintgetBanlance(){

returnbalance;

}

//存款:数额为n

publicvoidaddFunds(intn)throwsNegativeAmountException{

if(n>=0)

balance+=n;

elsethrownewNegativeAmountException("Badbalance.");

}

//取款:数额为n

publicvoidremoveFunds(intn)throwsNegativeAmountException{

if(n<0)

thrownewNegativeAmountException("Badbalance.");

elseif(balance<n)

thrownewNegativeAmountException("Badbalance.");

else

balance-=n;}

}

//进行业务操作

publicclassDeposits{

publicstaticvoidmain(String[]args){

try{

BankAccountk1=newBankAccount(500);

//向k1里存500