Java 異常處理

異常是程序中的一些錯誤，但並不是所有的錯誤都是異常，並且錯誤有時候是可以避免的。

比如說，你的代碼少了一個分號，那麼運行出來結果是提示是錯誤java.lang.Error；如果你用System.out.println(11/0)，那麼你是因為你用0做了除數，會拋出java.lang.ArithmeticException的異常。

異常發生的原因有很多，通常包含以下幾大類：

• 用戶輸入了非法數據。
• 要打開的文件不存在。
• 網絡通信時連接中斷，或者JVM內存溢出。

這些異常有的是因為用戶錯誤引起，有的是程序錯誤引起的，還有其它一些是因為物理錯誤引起的。 -

要理解Java異常處理是如何工作的，你需要掌握以下三種類型的異常：

• 檢查性異常：最具代表的檢查性異常是用戶錯誤或問題引起的異常，這是程序員無法預見的。 例如要打開一個不存在文件時，一個異常就發生了，這些異常在編譯時不能被簡單地忽略。
• 運行時異常：運行時異常是可能被程序員避免的異常。 與檢查性異常相反，運行時異常可以在編譯時被忽略。
• 錯誤：錯誤不是異常，而是脫離程序員控制的問題。 錯誤在代碼中通常被忽略。 例如，當棧溢出時，一個錯誤就發生了，它們在編譯也檢查不到的。

Exception類的層次

所有的異常類是從java.lang.Exception類繼承的子類。

Exception類是Throwable類的子類。 除了Exception類外，Throwable還有一個子類Error 。

Java程序通常不捕獲錯誤。 錯誤一般發生在嚴重故障時，它們在Java程序處理的範疇之外。

Error用來指示運行時環境發生的錯誤。

例如，JVM內存溢出。 一般地，程序不會從錯誤中恢復。

異常類有兩個主要的子類：IOException類和RuntimeException類。

在Java 內置類中(接下來會說明)，有大部分常用檢查性和非檢查性異常。

Java 內置異常類

Java 語言定義了一些異常類在java.lang標準包中。

標準運行時異常類的子類是最常見的異常類。 由於java.lang包是默認加載到所有的Java程序的，所以大部分從運行時異常類繼承而來的異常都可以直接使用。

Java根據各個類庫也定義了一些其他的異常，下面的表中列出了Java的非檢查性異常。

下面的表中列出了Java定義在java.lang包中的檢查性異常類。

異常方法

下面的列表是Throwable 類的主要方法:

捕獲異常

使用try和catch關鍵字可以捕獲異常。 try/catch代碼塊放在異常可能發生的地方。

try/catch代碼塊中的代碼稱為保護代碼，使用try/catch的語法如下：

try
{
   // 程序代码
}catch(ExceptionName e1)
{
   //Catch 块
}

Catch語句包含要捕獲異常類型的聲明。 當保護代碼塊中發生一個異常時，try後面的catch塊就會被檢查。

如果發生的異常包含在catch塊中，異常會被傳遞到該catch塊，這和傳遞一個參數到方法是一樣。

實例

下面的例子中聲明有兩個元素的一個數組，當代碼試圖訪問數組的第三個元素的時候就會拋出一個異常。

// 文件名 : ExcepTest.java
import java.io.*;
public class ExcepTest{

   public static void main(String args[]){
      try{
         int a[] = new int[2];
         System.out.println("Access element three :" + a[3]);
      }catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
         System.out.println("Exception thrown  :" + e);
      }
      System.out.println("Out of the block");
   }
}

以上代碼編譯運行輸出結果如下：

Exception thrown  :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
Out of the block

多重捕獲塊

一個try代碼塊後面跟隨多個catch代碼塊的情況就叫多重捕獲。

多重捕獲塊的語法如下所示：

 try{
    // 程序代码
 }catch(异常类型1 异常的变量名1){
    // 程序代码
 }catch(异常类型2 异常的变量名2){
    // 程序代码
 }catch(异常类型2 异常的变量名2){
    // 程序代码
 }

上面的代碼段包含了3個catch塊。

可以在try語句後面添加任意數量的catch塊。

如果保護代碼中發生異常，異常被拋給第一個catch塊。

如果拋出異常的數據類型與ExceptionType1匹配，它在這裡就會被捕獲。

如果不匹配，它會被傳遞給第二個catch塊。

如此，直到異常被捕獲或者通過所有的catch塊。

實例

該實例展示了怎麼使用多重try/catch。

try
{
   file = new FileInputStream(fileName);
   x = (byte) file.read();
}catch(IOException i)
{
   i.printStackTrace();
   return -1;
}catch(FileNotFoundException f) //Not valid!
{
   f.printStackTrace();
   return -1;
}

throws/throw關鍵字：

如果一個方法沒有捕獲一個檢查性異常，那麼該方法必須使用throws 關鍵字來聲明。 throws關鍵字放在方法簽名的尾部。

也可以使用throw關鍵字拋出一個異常，無論它是新實例化的還是剛捕獲到的。

下面方法的聲明拋出一個RemoteException異常：

import java.io.*;
public class className
{
   public void deposit(double amount) throws RemoteException
   {
      // Method implementation
      throw new RemoteException();
   }
   //Remainder of class definition
}

一個方法可以聲明拋出多個異常，多個異常之間用逗號隔開。

例如，下面的方法聲明拋出RemoteException和InsufficientFundsException：

import java.io.*;
public class className
{
   public void withdraw(double amount) throws RemoteException,
                              InsufficientFundsException
   {
       // Method implementation
   }
   //Remainder of class definition
}

finally關鍵字

finally關鍵字用來創建在try代碼塊後面執行的代碼塊。

無論是否發生異常，finally代碼塊中的代碼總會被執行。

在finally代碼塊中，可以運行清理類型等收尾善後性質的語句。

finally代碼塊出現在catch代碼塊最後，語法如下：

 try{
    // 程序代码
 }catch(异常类型1 异常的变量名1){
    // 程序代码
 }catch(异常类型2 异常的变量名2){
    // 程序代码
 }finally{
    // 程序代码
 }
 

實例

 public class ExcepTest{

   public static void main(String args[]){
      int a[] = new int[2];
      try{
         System.out.println("Access element three :" + a[3]);
      }catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
         System.out.println("Exception thrown  :" + e);
      }
      finally{
         a[0] = 6;
         System.out.println("First element value: " +a[0]);
         System.out.println("The finally statement is executed");
      }
   }
}

以上實例編譯運行結果如下：

Exception thrown  :java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
First element value: 6
The finally statement is executed

注意下面事項：

• catch不能獨立於try存在。
• 在try/catch後面添加finally塊並非強制性要求的。
• try代碼後不能既沒catch塊也沒finally塊。
• try, catch, finally塊之間不能添加任何代碼。

聲明自定義異常

在Java中你可以自定義異常。 編寫自己的異常類時需要記住下面的幾點。

• 所有異常都必須是Throwable的子類。
• 如果希望寫一個檢查性異常類，則需要繼承Exception類。
• 如果你想寫一個運行時異常類，那麼需要繼承RuntimeException 類。

可以像下面這樣定義自己的異常類：

class MyException extends Exception{
}

只繼承Exception 類來創建的異常類是檢查性異常類。

下面的InsufficientFundsException類是用戶定義的異常類，它繼承自Exception。

一個異常類和其它任何類一樣，包含有變量和方法。

實例

// 文件名InsufficientFundsException.java
import java.io.*;

public class InsufficientFundsException extends Exception
{
   private double amount;
   public InsufficientFundsException(double amount)
   {
      this.amount = amount;
   } 
   public double getAmount()
   {
      return amount;
   }
}

為了展示如何使用我們自定義的異常類，

在下面的CheckingAccount 類中包含一個withdraw()方法拋出一個InsufficientFundsException異常。

// 文件名称 CheckingAccount.java
import java.io.*;

public class CheckingAccount
{
   private double balance;
   private int number;
   public CheckingAccount(int number)
   {
      this.number = number;
   }
   public void deposit(double amount)
   {
      balance += amount;
   }
   public void withdraw(double amount) throws
                              InsufficientFundsException
   {
      if(amount <= balance)
      {
         balance -= amount;
      }
      else
      {
         double needs = amount - balance;
         throw new InsufficientFundsException(needs);
      }
   }
   public double getBalance()
   {
      return balance;
   }
   public int getNumber()
   {
      return number;
   }
}

下面的BankDemo程序示範瞭如何調用CheckingAccount類的deposit() 和withdraw()方法。

//文件名称 BankDemo.java
public class BankDemo
{
   public static void main(String [] args)
   {
      CheckingAccount c = new CheckingAccount(101);
      System.out.println("Depositing $500...");
      c.deposit(500.00);
      try
      {
         System.out.println("\nWithdrawing $100...");
         c.withdraw(100.00);
         System.out.println("\nWithdrawing $600...");
         c.withdraw(600.00);
      }catch(InsufficientFundsException e)
      {
         System.out.println("Sorry, but you are short $"
                                  + e.getAmount());
         e.printStackTrace();
      }
    }
}

編譯上面三個文件，並運行程序BankDemo，得到結果如下所示：

Depositing $500...

Withdrawing $100...

Withdrawing $600...
Sorry, but you are short $200.0
InsufficientFundsException
        at CheckingAccount.withdraw(CheckingAccount.java:25)
        at BankDemo.main(BankDemo.java:13)

通用異常

在Java中定義了兩種類型的異常和錯誤。

• JVM(Java 虛擬機 ) 異常：由JVM拋出的異常或錯誤。 例如：NullPointerException類，ArrayIndexOutOfBoundsException類，ClassCastException類。
• 程序級異常：由程序或者API程序拋出的異常。 例如IllegalArgumentException類，IllegalStateException類。