11.1 异常的概念与体系结构

11.1.1 异常的概念

在Java中，将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常。
常见的异常：

1. 算术异常

    public static void main(String[] args) {System.out.println(10/0);  // 报错 下面代码不会执行System.out.println("after");}

2. 数组越界异常

    public static void main(String[] args) {int[] arr = {1,2,3};System.out.println(arr[3]);}

3. 空指针异常

    public static void main(String[] args) {int[] arr = null;System.out.println(arr.length);}

Java中不同类型的异常，都有其对应的类进行描述。

11.1.2 异常的体系结构

异常其实就是一个一个的类。
异常种类繁多，为了对不同异常或者错误进行很好的分类管理，Java内部维护了一个异常的体系结构：

在这个结构中：

1. Throwable：是异常体系的顶层类，其派生出两个重要的子类, Error 和 Exception
2. Error：指的是Java虚拟机无法解决的严重问题，比如：JVM的内部错误、资源耗尽等，典型代表：
   StackOverflowError和OutOfMemoryError，一旦发生回力乏术。
3. Exception：异常产生后程序员可以通过代码进行处理，使程序继续执行。比如：感冒、发烧。我们平时所说
   的异常就是Exception。

11.1.3 异常的分类

而在Throw able分有Error错误和Exception异常两大类，异常可能在编译时发生，也可能在程序运行时发生，根据发生的时机不同，异常又分有编译时异常 又称受查异常和运行时异常 又称非受查异常。

1. 编译时异常
   在程序编译期间发生的异常，称为编译时异常，也称为受检查异常(Checked Exception)

2. 运行时异常
   在程序执行期间发生的异常，称为运行时异常，也称为非受检查异常(Unchecked Exception)
   RunTimeException以及其子类对应的异常，都称为运行时异常。比如：NullPointerException、
   ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException。

注意：编译时出现的语法性错误，不能称之为异常。例如将 System.out.println 拼写错了, 写成了
system.out.println. 此时编译过程中就会出错, 这是 “编译期” 出错。而运行时指的是程序已经编译通过得到class 文件了, 再由 JVM 执行过程中出现的错误.

11.2 异常的处理

11.2.1 防御式编程

错误在代码中是客观存在的. 因此我们要让程序出现问题的时候及时通知程序猿. 主要的方式

1. LBYL: Look Before You Leap. 在操作之前就做充分的检查. 即：事前防御型

	boolean ret = false;ret = 登陆游戏();if (!ret) {处理登陆游戏错误;return;}ret = 开始匹配();if (!ret) {处理匹配错误;return;}ret = 游戏确认();if (!ret) {处理游戏确认错误;return;}ret = 选择英雄();if (!ret) {处理选择英雄错误;return;}ret = 载入游戏画面();if (!ret) {处理载入游戏错误;return;
}

缺陷：正常流程和错误处理流程代码混在一起, 代码整体显的比较混乱。

2. EAFP: It’s Easier to Ask Forgiveness than Permission. “事后获取原谅比事前获取许可更容易”. 也就是先操作, 遇到问题再处理. 即：事后认错型

try {登陆游戏();开始匹配();游戏确认();选择英雄();载入游戏画面();...} catch (登陆游戏异常) {处理登陆游戏异常;} catch (开始匹配异常) {处理开始匹配异常;} catch (游戏确认异常) {处理游戏确认异常;} catch (选择英雄异常) {处理选择英雄异常;} catch (载入游戏画面异常) {处理载入游戏画面异常;
}

优势：正常流程和错误流程是分离开的, 程序员更关注正常流程，代码更清晰，容易理解代码
异常处理的核心思想就是 EAFP。
在Java中，异常处理主要的5个关键字：throw、try、catch、final、throws。

11.2.2 异常的抛出 throw

在编写程序时，如果程序中出现错误，此时就需要将错误的信息告知给调用者，比如：参数检测。
在Java中，可以借助throw关键字，抛出一个指定的异常对象，将错误信息告知给调用者。具体语法如下：

    public static void func2(int[] array) {if (array == null) {throw new NullPointerException("array == null 了！");}}public static void main(String[] args) {func2(null);}

注意：

1. throw必须写在方法体内部
2. 抛出的对象必须是Exception 或者 Exception 的子类对象
3. 如果抛出的是 RunTimeException 或者 RunTimeException 的子类，则可以不用处理，直接交给JVM来处理
4. 如果抛出的是编译时异常，用户必须处理，否则无法通过编译
5. 异常一旦抛出，其后的代码就不会执行

11.2.3 异常的捕获

总结：一次只抛出一个异常，当抛出异常会立刻停止运行，即下面的代码不会运行。
异常的捕获，也就是异常的具体处理方式，主要有两种：异常声明throws 以及 try-catch捕获处理。

异常声明throws

处在方法声明时参数列表之后，当方法中抛出编译时异常，用户不想处理该异常，此时就可以借助throws将异常抛给方法的调用者来处理。即当前方法不处理异常，提醒方法的调用者处理异常。

class Person implements Cloneable{public String name;@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();}
}
public class Test{public static void main4(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Person p = new Person();Person p2 = (Person) p.clone();}
}

注意：

1. throws必须跟在方法的参数列表之后
2. 声明的异常必须是 Exception 或者 Exception 的子类
3. 方法内部如果抛出了多个异常，throws之后必须跟多个异常类型，之间用逗号隔开，如果抛出多个异常类型具有父子关系，直接声明父类即可。
4. 调用声明抛出异常的方法时，调用者必须对该异常进行处理，或者继续使用throws抛出
   

try-catch捕获并处理

throws对异常并没有真正处理，而是将异常报告给抛出异常方法的调用者，由调用者处理。如果真正要对异常进行处理，就需要try-catch。

try{// 将可能出现异常的代码放在这里
}catch(要捕获的异常类型 e){// 如果try中的代码抛出异常了，此处catch捕获时异常类型与try中抛出的异常类型一致时，或者是try中抛出异常的基类时，就会被捕获到// 对异常就可以正常处理，处理完成后，跳出try-catch结构，继续执行后序代码
}catch(异常类型 e){// 对异常进行处理
}finally{// 此处代码一定会被执行到
}// 后序代码// 当异常被捕获到时，异常就被处理了，这里的后序代码一定会执行// 如果捕获了，由于捕获时类型不对，那就没有捕获到，这里的代码就不会被执行

try中的代码可能会抛出异常，也可能不会。
注意：

1. try块内抛出异常位置之后的代码将不会被执行

2. 如果抛出异常类型与catch时异常类型不匹配，即异常不会被成功捕获，也就不会被处理，继续往外抛，直到JVM收到后中断程序----异常是按照类型来捕获的

public static void main(String[] args) {try {int[] array = {1,2,3};System.out.println(array[3]); // 此处会抛出数组越界异常}catch (NullPointerException e){ // 捕获时候捕获的是空指针异常--真正的异常无法被捕获到e.printStackTrace();}System.out.println("后序代码");
}
//会报数组越界的异常

3. try中可能会抛出多个不同的异常对象，则必须用多个catch来捕获----即多种异常，多次捕获

    public static void main(String[] args) {try {int[] array = {1,2,3,4};System.out.println(array[9]);}catch (NullPointerException e) {e.printStackTrace();System.out.println("捕获到了空指针异常");}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {e.printStackTrace();System.out.println("捕获到了数组越界异常");}System.out.println("after");}

也可以这样写但是不推荐：

    public static void main(String[] args) {try {int[] array = {1,2,3,4};System.out.println(array[9]);} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException | NullPointerException e) {e.printStackTrace();System.out.println("捕获到了数组越界|捕获到了空指针异常异常");}System.out.println("after");}

4. 如果异常之间具有父子关系，一定是子类异常在前catch，父类异常在后catch，否则语法错误：

    public static void main(String[] args) {try {int[] array = {1,2,3,4};System.out.println(array[9]);} catch (NullPointerException e) {e.printStackTrace();System.out.println("捕获异常. ");}catch (RuntimeException e) {// 如果具有父子类关系的情况下// 要把父类放到最后面}System.out.println("after");}

5. 可以通过一个catch捕获所有的异常，即多个异常，一次捕获(不推荐)

    public static void main(String[] args) {try {int[] array = {1,2,3,4};System.out.println(array[9]);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();System.out.println("捕获异常的方式不建议");}System.out.println("after");}

finally

在写程序时，有些特定的代码，不论程序是否发生异常，都需要执行，比如程序中打开的资源：网络连接、数据库连接、IO流等，在程序正常或者异常退出时，必须要对资源进进行回收。另外，因为异常会引发程序的跳转，可能导致有些语句执行不到，finally就是用来解决这个问题的。

    public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);try {int[] array = {1,2,3,4};System.out.println(array[0]);int a = scanner.nextInt();System.out.println(a);} catch (NullPointerException e) {e.printStackTrace();System.out.println("捕获异常空指针的异常 ");}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {e.printStackTrace();System.out.println("捕获数组越界的异常");}finally {//关闭我们开打的资源  不管是发生什么异常 都会被执行System.out.println("finally被执行了");scanner.close();}System.out.println("after");}

问题：既然 finally 和 try-catch-finally 后的代码都会执行，那为什么还要有finally呢？

比如：实现getData方法，内部输入一个整形数字，然后将该数字返回，并再main方法中打印

public class TestFinally {public static int getData(){Scanner sc = null;try{sc = new Scanner(System.in);int data = sc.nextInt();return data;}catch (InputMismatchException e){e.printStackTrace();}finally {System.out.println("finally中代码");}System.out.println("try-catch-finally之后代码");if(null != sc){sc.close();}return 0;
}public static void main(String[] args) {int data = getData();System.out.println(data);}
}
// 正常输入时程序运行结果：
100
finally中代码
100

上述程序，如果正常输入，成功接收输入后程序就返回了，try-catch-finally之后的代码根本就没有执行，即输入流就没有被释放，造成资源泄漏。
注意：finally中的代码一定会执行的，一般在finally中进行一些资源清理的扫尾工作。

面试题：1.throw和throws的区别？

• throws出现在方法函数头， throw出现在函数体。
• throws表示出现异常的一种可能性，并不一定会发生这些异常；throw则是抛出了异常，执行throw则一定抛出了某种异常对象。
• 两者都是消极处理异常的方式，只是抛出或者可能抛出异常，但是不会由函数去处理异常，真正处理异常由函数的上层调用处理。

面试题：2.finally中语句一定会执行吗？

一定会执行，只有在以下情况不会：

• 代码流程未进入try语句块
• 进入了try或catch块后，使用了System.exit(int)退出程序
• 程序所在的线程死亡（在当前线程死亡的情况下，finally里的语句也不会执行，比如干扰中断，或者程序外部kill该线程，或者是意外中止）
• 其它非正常退出（比如物理关闭电源，关闭cpu等）

11.2.4 异常的处理流程

关于“调用栈” ：方法之间是存在相互调用关系的, 这种调用关系我们可以用 “调用栈” 来描述. 在 JVM 中有一块内存空间称为"虚拟机栈" 专门存储方法之间的调用关系. 当代码中出现异常的时候, 我们就可以使用 e.printStackTrace(); 的方式查看出现异常代码的调用栈.
如果本方法中没有合适的处理异常的方式, 就会沿着调用栈向上传递

    public static int func2() {Scanner scanner = new Scanner(System.in);try {
//            int a = 10;
//            return a;int[] arr = {1,2,3,4};System.out.println(arr[8]);}catch (InputMismatchException e) {e.printStackTrace();System.out.println("捕获InputMismatchException异常");}finally {System.out.println("finally被执行了");scanner.close();//return 9;}//System.out.println("after");
//        if (scanner != null) {
//            scanner.close();
//        }return -1;}public static void main14(String[] args) {try {System.out.println(func2());}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {e.printStackTrace();System.out.println("捕获数组越界异常");}finally {}}

如果向上一直传递都没有合适的方法处理异常, 最终就会交给 JVM 处理, 程序就会异常终止(和我们最开始未使用 try-catch 时是一样的).

异常处理流程总结：

• 程序先执行try中代码
• 如果try中代码出现异常，就会结束try中的代码，看和catch中的异常类型是否匹配
• 如果找到匹配的异常类型，就会执行catch中的代码
• 如果没有找到匹配的异常类型，就会将异常向上传递上层调用者
• 无论是否找到匹配的异常类型，finally中的代码都会被执行到（在该方法结束之前执行）
• 如果上层调用者也没有处理的异常就会继续向上传递
• 一直到main方法也没有合适的代码处理异常，就会交给JVM进行处理，此时程序就会异常终止

11.3 自定义类

实现一个用户登录功能

class Login {public String userName = "admin";public String passWord = "123456";public void logIn(String userName,String passWord) {if (!this.userName.equals(userName)) {throw new UserNameException("用户名错误");//System.out.println("用户名错误");}if(!this.passWord.equals(passWord)) {throw new PassWordException("密码错误");//System.out.println("密码错误");}}
}

具体方式：
1.自定义异常类，然后继承Exception或者RunException
2.实现一个带有String类型参数的构造方法，参数含义：出现异常的原因

PassWordException ：

public class PassWordException extends RuntimeException{private static final long serialVersionUID = 5162710183389028792L;public PassWordException() {super();}public PassWordException(String s) {super(s);}
}

UserNameException ：

public class UserNameException extends RuntimeException{//自定义的异常 一定是继承了这两个异常的//Exception  受查异常/编译时异常//RuntimeException 非受查异常/运行时异常private static final long serialVersionUID = 5162710183389028792L;public UserNameException() {super();}public UserNameException(String s) {super(s);}
}

    public static void main(String[] args) {try {Login login = new Login();login.logIn("admin","123");}catch (UserNameException e) {e.printStackTrace();System.out.println("捕获用户名异常");}catch (PassWordException e) {e.printStackTrace();System.out.println("捕获密码异常");}}

注意：

• 自定义异常通常会继承来自Exception或者RuntimeException
• 继承自Exception的异常默认是受查异常，即编译时异常
• 继承自RuntimeException的异常默认是非受查异常，即运行时异常