java異常拾遺

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概述

當方法內部發生一項錯誤時，該方法會建立一個對象傳遞給運行時系統（runtime system），這個對象被稱為異常對象，包含錯誤的類型、發生位置，程式狀態等一系列資訊。

當一個方法拋出異常時，運行時系統會沿著調用棧（call stack）尋找該異常的處理方式 。

中，調用棧下面的方法調用了上面的方法，層層嵌套，一共四層：

調用第三個方法時拋出了一個異常，運行時系統就會沿著調用棧反向尋找該異常的處理常式，當該異常類型與某個例外處理常式聲明的異常類型一致時，系統就將該異常交給它處理。

如果系統沒能找到合適的例外處理常式，系統將會終止。

 

異常類型

java提供了兩種處理異常的方式：

（1）   使用try語句捕獲異常並處理；

（2）   使用throws關鍵字列出要拋出的異常類型，代表在本方法內不做處理，但是調用該方法的方法必須處理該異常或者繼續拋出。

 

並不是所有異常都需要顯式處理（這裡的處理代表在程式內部捕獲或者拋出），比如IOException、SQLException等是必須要處理的，而NullPointerException、ArithmeticException、IndexOutOfBoundsException等可以不作處理。

理解這一點，就要弄清異常的基本分類。

Checked Exception

這類異常是應用程式可以預見並能夠恢複的錯誤，比如，應用程式需要使用者輸入一個檔案名稱，然後程式將對這個檔案進行讀寫操作。假如使用者輸入的檔案名稱不存在，拋出java.io.FileNotFoundException，應用程式應該捕獲這個異常並提醒使用者。類似這種異常就屬於checked exception。

除了Error、RuntimeException以及兩者的子類，所有異常都屬於checked exception。

Error

Error一般來說是應用程式外部引起的異常，應用程式通常不能預見並恢複。比如，程式順利開啟了一個檔案，但是由於硬體或者作業系統故障，不能夠讀取檔案中的內容，程式就會拋出java.io.IOError。

Runtime Exception

runtimeexception一般來說是程式內部引起的異常，應用程式通常能夠預見並恢複。這類異常的出現一般暗示程式存在bug。比如，還是檔案操作的例子，由於邏輯錯誤，傳入的檔案名稱為空白值，程式就會拋出一個NullPointerException。

雖然可以讓程式捕獲runtimeexception，但更合適的做法是剔除引起這類異常的bug。

 

java的異常類層次圖如下：

異常的捕獲

checked exception必須捕獲，而unchecked exception的捕獲不是必須的。例如：

import java.io.*;import java.util.List;import java.util.ArrayList; public class ListOfNumbers {     private List<Integer> list;    private static final int SIZE = 10;     public ListOfNumbers () {        list = new ArrayList<Integer>(SIZE);        for (int i = 0; i < SIZE; i++) {            list.add(new Integer(i));        }    }     public void writeList() {         try{         // FileWriter的構造方法 throws IOException, checked exception類型，必須捕獲        PrintWriter out = new PrintWriter(new FileWriter("OutFile.txt"));         for (int i = 0; i < SIZE; i++) {            // get(int)方法throws IndexOutOfBoundsException，RuntimeException的子類，unchecked exception類型，不是必須要捕獲的            out.println("Value at: "+ i + " = " + list.get(i));        }        out.close();         }catch(IOException e){  //捕獲IOException                ...         }    }}

unchecked exception在一些特殊的情況下也可以選擇捕獲它，比如上面的程式，現在既要捕獲IOException，也要捕獲IndexOutOfBoundsException，改寫如下：

public void writeList() {         try{         // FileWriter的構造方法 throws IOException, checked exception類型，必須捕獲        PrintWriter out = new PrintWriter(new FileWriter("OutFile.txt"));         for (int i = 0; i < SIZE; i++) {            // get(int)方法throws IndexOutOfBoundsException，RuntimeException的子類，unchecked exception類型，不是必須要捕獲的            out.println("Value at: "+ i + " = " + list.get(i));        }        out.close();         }catch(IndexOutOfBoundsException e){  //捕獲IndexOutOfBoundsException                ...         }catch(IOException e){  //捕獲IOException                ...         }

 

從Java SE 7以後，一個catch塊可以捕獲多個異常，上面的捕獲語句可簡寫為：

catch (IndexOutOfBoundsException | IOException ex) {    ...}

需要注意的是，這種情況下，catch的參數（上例中的“ex”）預設是final的，不能夠在catch塊中對它再次賦值。

 

無論異常是否發生，try代碼塊退出後，finally代碼塊都會執行，常常用於釋放資源。例如：

  

public void writeList() {       PrintWriter out = null;    try{      out = new PrintWriter(new FileWriter("OutFile.txt"));       for (int i = 0; i < SIZE; i++) {          out.println("Value at: " +i + " = " + list.get(i));      }         }catch(IOException e){            ...    }finally{  //釋放資源             if(out!=null){                    out.close();             }    }  }

上例中，有三種情況可導致try代碼塊退出：

（1）newFileWriter("OutFile.txt")拋出IOException

（2）list.get(i)拋出IndexOutOfBoundsException

（3）無異常拋出，代碼執行完畢

無論發生了上面的那種情況，運行時系統都會保證finally代碼塊中的程式執行。

需要注意的是，如果在執行try-catch代碼塊的時候JVM退出了，或者執行try-catch代碼塊的線程被中斷或者殺死，finally代碼塊有可能不被執行。

try-with-resources語句

在try中聲明的一個或多個資源，在程式結束後應該關閉，通常我們是在finally代碼塊中完成這項工作。 

從java 7開始，提供了一種更為簡潔有效寫法： try-with-resources語句。

使用形式如下：

static String readFirstLineFromFile(String path) throws IOException {    try (BufferedReader br =                   new BufferedReader(new FileReader(path))) {        return br.readLine();    }}

try-with-resources確保{}內的程式執行完畢後自動關閉資源，所有實現了java.lang. AutoCloseable介面（java 7新增的介面，java.lang.Closeable的父介面，）的對象都可以當作資源。

throw與throws

捕獲異常的前提是有方法拋出了異常。

throw關鍵字用於在方法體內部，發生錯誤的地方拋出異常。如：

public Object pop() {    Object obj;     if (size == 0) {  //棧為空白，拋出異常        throw new EmptyStackException();    }     obj = objectAt(size - 1);    setObjectAt(size - 1, null);    size--;    return obj;}

該方法用於從棧中彈出棧頂元素，但是，如果棧為空白就不能進行這項操作，所以就會拋出EmptyStackException異常。

 

當其他方法調用pop()方法時，就應該考慮到pop()可能會拋出的異常，如果如果pop()拋出的UncheckedException，可以不做額外的處理；如果pop()拋出的是checked Exception則必須進行處理，可以用try-catch捕獲，也可以選擇在本方法內不做捕獲，繼續用throws關鍵字拋出，如：

public void callPop() throws EmptyStackException {      ...      pop(); //該方法可能會拋出EmptyStackException      ...}

 

實際上，一個異常很多時候是由於另一個cause異常引起的，因為cause 自身也會有 cause，依此類推，就形成了鏈式異常(Chained Exceptions)。例如：

try {

 

} catch(IOException e) {  //捕獲到IOException時，拋出另一個異常

   throw new SampleException("Other IOException", e);

}

Throwable有一種造函數可以接受Throwable類型的參數作為引起該異常的cause，Throwable類的initCause(Throwable)、getCause()可以設定cause資訊、擷取cause資訊。

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