Java编程思想学习录（连载之：异常）-白红宇

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Thinking in java系列博文目录：

本篇文章将讲述关于异常的相关知识

基本概念

Java使用异常来提供一致性的错误报告模型；且可集中错误处理；且任务代码与异常代码分割开来，易于理解和维护

虽然异常处理理论有终止模型、恢复模型两种，但恢复模型很难优雅地做到，∴并不实用，实际中大家都是转向使用终止模型代码

一个异常抛出后发生的两件事：① 使用new在堆上创建异常对象；② 异常处理机制开始接管流程（当前的执行流程被终止）

标准异常类均有两个ctor：① default ctor； ② 带字符串参数的ctor

Throwable是异常类型的根类

catch异常时，try中抛出的是子类异常，但catch的是基类异常也是OK，但若catch子类异常和基类异常的子句同时存在时，应将基类catch子句放在后面避免“屏蔽”现象发生

抛出异常 + 捕获异常

抛出异常（throw）：

if( t==null )  throw new NullPointerException(); // 异常对象用new创建于堆上

捕获异常（try+catch）：

try {  ...} catch( Type1 id1 ) {   // 处理Type1类型的异常代码} catch( Type2 id2 ) {  // 处理Type2类型的异常代码}

虽然上面的id1和id2在处理异常代码中可能用不到，但不能少，必须定义

异常发生时，异常机制搜寻参数与异常类型相匹配的第一个catch子句并进入

创建自定义异常

创建不带参数ctor的自定义异常类：

// 自定义异常类（default ctor）class SimpleException extends Exception {}------------------------------------------------------------// 客户端代码public class UseException {  public void fun throws SimpleException {    System.out.println( "Throw SimpleExcetion from fun" );    throw new SimpleException();  }  public static void main( String[] args ) {    UseException user = new UseException();    try {      user.fun();     } catch( SimpleException e ) {      System.out.println("Caught it !");    }  }}------------------------------------------------------------// 输出Throw SimpleExcetion from funCaught it !

创建带参数ctor的自定义异常类

// 自定义异常类（有参ctor）class MyException extends  Exception {  public MyException() { }  public MyException( String msg ) { super(msg); }}------------------------------------------------------------// 客户端代码public class UseException {    pubilc static void f() throws MyException {    System.out.println( "Throwing MyException from f()" )    throw new MyException();  }  public static void g() throws MyException {    System.out.println( "Throwing MyException from g()" )    throw new MyException("Originated in g()");  }  publib static void main( String[] args ) {    try {      f();    } catch( MyException e ) {      e.printStackTrace( System.out );    }    try {      g();    } catch( MyException e ) {      e.printStackTrace( System.out );    }  }}------------------------------------------------------------// 输出Throwing MyException from f()MyException      at ...      at ...Throwing MyException from g()MyException: Originated in g() // 此即创建异常类型时传入的String参数      at ...      at ...

捕获所有异常

try {  ...} catch( Exception e ) { // 填写异常的基类，该catch子句一般置于末尾  ...}

Exception类型所持有的方法：

String getMessage()

String getLocalizedMessage()

String toString()

void printStackTrace()

void printStackTrace( PrintStream )

void printStackTrace( javo.io.PrintWriter )

注意：从下往上每个方法都比前一个提供了更多的异常信息！

栈轨迹

printStackTrace()方法所提供的栈轨迹信息可以通过getStackTrace()方法来Get，举例：

try {  throw new Exception();} catch( Exception e ) {  for( StackTraceElement ste : e.getStackTrace() )    System.out.println( ste.getMethodName() );}

这里使用getMethodName()方法来给出异常栈轨迹所经过的方法名！

重抛异常

try {  ...} catch( Exception e ) {  throw e;   // 重新抛出一个异常！}

若只是简单地将异常重新抛出，则而后用printStackTrace()显示的将是原异常抛出点的调用栈信息，而非重新抛出点的信息，欲更正该信息，可以使用fillInStackTrace()方法：

try {  ...} catch( Exception e ) {  throw (Exception)e.fillInStackTrace(); // 该行就成了异常的新发生地！}

异常链

异常链：在捕获一个异常后抛出另一个异常，并希望将原始的异常信息保存下来！

解决办法：

在异常的ctor中加入cause参数

使用initCause()方法

注意：Throwable子类中，仅三种基本的异常类提供了待cause参数的ctor（Error、Exception、RuntimeException），其余情况只能靠initCause()方法，举例：

class DynamicFieldsException extends Exception { }public Object setField( String id, Object value ) throws DynamicFieldsException {  if( value == null ) {    DynamicFieldsException dfe = new DynamicFieldsException();    dfe.initCause( new NullPointerException() );     throw dfe;  }  Object result = null;  try {    result = getField(id);  } catch( NoSuchFieldException e ) {    throw new RuntimeException( e );  }}

Java标准异常

Java标准异常类体系

看这个图需要明确：程序员一般关心Exception基类型的异常

由图中可知，Error、RuntimeException都叫做“Unchecked Exception”，即不检查异常，程序员也无需写异常处理的代码，这种自动捕获

若诸如RuntimeException这种Unchecked异常没有被捕获而直达main()，则程序在退出前将自动调用异常的printStackTrace()方法

使用finally进行清理

try {  ...} catch(...) {  ...} finally { // finally子句总是会被执行！！！  ...}

使用时机：

当需要把内存之外的资源（如：文件句柄、网络连接、某个外部世界的开关）恢复到初始状态时！

try {  ...} catch(...) {  ...} finally { // finally子句总是会被执行！！！  sw.off(); // 最后总是需要关掉某个开关！}

在return中使用finally

public static void func( int i ) {    try {    if( i==1 )      return;    if( i==2 )      return;  } finally {    print( "Performing cleanup!" ); // 即使上面有很多return，但该句肯定被执行  }}

finally存在的缺憾：两种情况下的finally使用会导致异常丢失！

前一个异常还未处理就抛出下一个异常

// 异常类class VeryImportantException extends Exception {  poublic String toString() {    return "A verfy important exception!";  }}class HoHumException extends Exception {  public String toString() {    return "A trivial exception!";  }}------------------------------------------------------------------// 使用异常的客户端public class LostMessage {  void f() throws VeryImportantException {    throw new VeryImportantException();  }  void dispose() throws HoHumException {    throw new HoHumException();  }  public static void main( String[] args ) {    try {      LostMessage lm = new LostMessage();      try {        lm.f();      } finally {        lm.dispose(); // 最后只会该异常生效，lm.f()抛出的异常丢了！      }    } catch( Exception e ) {      System.out.println(e);    }  }}-----------------------------------------------------------------// 输出A trivial exception!

finally子句中的return

public static void main( String[] args ) {  try {    throw new RuntimeException();  } finally {    return; // 这将会掩盖所有的异常抛出  }}

继承基类、实现接口时的异常限制

// 异常类class A extends Exception { }class A1 extends A { }class A2 extends A { }class A1_1 extends A1 { }class B extends Exception { }class B1 extends B { }-------------------------------------------------// 用了异常类的基类abstract class Base {  public Base() throws A { }  public void event() throws A { }                   // (1)  public abstract void atBat throws A1, A2;  public void walk() { }}-------------------------------------------------// 用了异常类的接口interface Interf {  public void event() throws B1;  public void rainHard() throws B1;}-------------------------------------------------// 继承基类并实现接口的客户端类public class Ext extends Base implements Interf {  public Ext() throws B1, A { }            // (2)  public Ext( String s ) throws A1, A {}   // (2)  public void walk() throws A1_1 { }       // (3) 编译错误！  public void rainHard() throws B1 {}      // (4)  public void event() { }                  // (5)  public void atBat() throws A1_1 { }      // (6)  public static void main( String[] args ) {      try {      Ext ext = new Ext();      ext.atBat();    } catch( A1_1 e ) {      ...    } catch( B1 e ) {      ...    } catch( A e ) {      ...    }    try {      Base base = new Ext();      ext.atBat();    } catch( A2 e ) { // 这里的catch必须按照Base中函数的异常抛出来写      ...    } catch( A1 e ) {      ...    } catch( B1 e ) {      ...    } catch( A ) {      ...    }      }}

上面的例子可以总结如下：【注意对应数字标号】

(1) 基类的构造器或者方法声明了抛出异常，但实际上没有，这里相当于为继承类写了一个异常抛出规范，子类实现时安装这个规范来抛异常

(2) 从这两个ctor看出：异常限制对ctor不生效，子类ctor可以抛出任何异常而不管基类ctor所抛出的异常

(3) 基类函数没抛异常，派生类重写时不能瞎抛！

(4) 完全遵守基类的抛出，正常情况

(5) 基类函数抛了异常，派生类重写时不抛也是OK的

(6) 派生类重写基类函数时抛的异常可以是基类函数抛出异常的子类型

构造器中异常如何书写

对于在构造阶段可能会抛出异常并要求清理的类，安全的方式是使用嵌套的try子句：即在创建需要清理的对象之后，立即进入一个try-finally块，举例：

特别需要注意的是下面的例子里在ctor中对文件句柄的close应放置的合理位置！

// 需要清理的对象类class InputFile {  private BufferedReader in;    InputFile( String fname ) throws Exception {  // 构造函数！    try {      in = new BufferedReader( new FileReader(fname) );      // 这里放置可能抛出异常的其他代码    } catch( FileNotFoundException e ) { // 若上面的FileReader异常，将会抛FileNotFoundException，走到这里，该分支无需in.close()的      System.out.println( "Could not open " + fname );      throw e;    } catch( Exception e ) {      // 走到这里其实说明in对象已经构建成功，这里是必须in.close()的      try {        in.close();   // 注意此处关闭动作单独用try进行保障      } catch( IOException e2 ) {        System.out.println("in.close() unsuccessful");      }      throw e;    } finally {      // 注意in.close() 不要在此处关闭，因为try中假如BufferedReader构造失败，此时in对象未生成成功，是无需close()一说的！    }  }  String getLine() {    String s;    try {      s = in.readLine();    } catch( IOException e ) {      System.out.println( "readLine() unsuccessful!" );      s = "failed";    }    return s;  }  void cleanup() {  // 提供手动的关闭文件句柄的操作函数    try {      in.close();    } catch( IOException e ) {      System.out.println( "in.close() failed !" );    }  }}----------------------------------------------------// 客户端代码public class Cleanup {  public static void main( String[] args ) {        try {      InputFile in = new InputFile( "Cleanup.java" );      try { // 上面InputFile构造完成以后立即进入该try-finally子句！        String s = "";        int i = 1;        while( (s = in.getLine()) != null )          System.out.println(""+ i++ + ": " + s);      } catch( Exception e ) {        e.printStackTrace( System.out );      } finally {  // 该finally一定确保in能正常cleanup()！        in.cleanup();      }     } catch( Exception e ) {      System.out.println( "InputFile ctor failed!" );    }  } // end main()}