JAVA——Exception（异常）

int a = 10;
int b = 0;
// 实际上JVM在执行到此处的时候，会new异常对象：new ArithmeticException("/ by zero");
// 并且JVM将new的异常对象抛出，打印输出信息到控制台了。
int c = a / b;
System.out.println(a + "/" + b + "=" + c);

// 此处运行也会创建一个：ArithmeticException类型的异常对象。
//System.out.println(100 / 0);

以上程序执行过程中发生了不正常的情况，而这种不正常的情况叫做：异常
java语言是很完善的语言，提供了异常的处理方式，以下程序执行过程中出现了不正常情况，
java把该异常信息打印输出到控制台，供程序员参考。程序员看到异常信息之后，可以对
程序进行修改，让程序更加的健壮。

// 我观察到异常信息之后，对程序进行修改，更加健壮。
int a = 10;
int b = 2;
if(b == 0) {
   System.out.println("除数不能为0");
   return;
}
// 程序执行到此处表示除数一定不是0
int c = a / b;
System.out.println(a + "/" + b + "=" + c);

Java语言是一门很完善很好的语言，在运行出现异常时会指出出现的异常类型，而其他语言例如C++ 在运行时就没有异常提示。

异常在Java语言中的存在形式

异常在java中以类的形式存在

在API文档中发现：

通过程序测试：异常是一种类的形式。

 // 通过“异常类”实例化“异常对象”
NumberFormatException nfe = new NumberFormatException("数字格式化异常！");

// java.lang.NumberFormatException: 数字格式化异常！
System.out.println(nfe);

// 通过“异常类”创建“异常对象”
NullPointerException npe = new NullPointerException("空指针异常发生了！");

//java.lang.NullPointerException: 空指针异常发生了！
System.out.println(npe);

异常在java中以类的形式存在，每一个异常类都可以创建异常对象。在程序运行到异常处时会创建（new）一个异常对象，并将异常对象抛出，打印信息输出到控制台。

异常的分支

通过查阅API可知：
Object
       Object下有Throwable（可抛出的）
       Throwable下有两个分支：Error（不可处理，直接退出JVM）和Exception（可处理的）
       Exception下有两个分支：
- Exception的直接子类：编译时异常（要求程序员在编写程序阶段必须预先对这些异常进行处理，如果不处理编译器报错，因此得名编译时异常。）。
- RuntimeException：运行时异常。（在编写程序阶段程序员可以预先处理，也可以不管，都行。）

编译时异常一般发生的概率比较高。运行时异常一般发生的概率比较低。

异常对应的现实生活中是怎样的？

火灾(异常类)：
2008年8月8日,小明家着火了（异常对象）
2008年8月9日,小刚家着火了（异常对象）
2008年9月8日,小红家着火了（异常对象）

类是：模板。
对象是：实际存在的个体。

编译时异常和运行时异常的区别

       编译时异常一般发生的概率比较高。
           举个例子：
               你看到外面下雨了，倾盆大雨的。
               你出门之前会预料到：如果不打伞，我可能会生病（生病是一种异常）。
               而且这个异常发生的概率很高，所以我们出门之前要拿一把伞。
               “拿一把伞”就是对“生病异常”发生之前的一种处理方式。

对于一些发生概率较高的异常，需要在运行之前对其进行预处理。

       运行时异常一般发生的概率比较低。
           举个例子：
               小明走在大街上，可能会被天上的飞机轮子砸到。
               被飞机轮子砸到也算一种异常。
               但是这种异常发生概率较低。
               在出门之前你没必要提前对这种发生概率较低的异常进行预处理。
               如果你预处理这种异常，你将活的很累。

       假设你在出门之前，你把能够发生的异常都预先处理，你这个人会更加的安全，但是你这个人活的很累。

       假设java中没有对异常进行划分，没有分为：编译时异常和运行时异常，所有的异常都需要在编写程序阶段对其进行预处理，将是怎样的效果呢？
           首先，如果这样的话，程序肯定是绝对的安全的。但是程序员编写程序太累，代码到处都是处理异常的代码。

编译时异常还有其他名字：
受检异常：CheckedException
受控异常

运行时异常还有其它名字：
未受检异常：UnCheckedException
非受控异常

再次强调：所有异常都是发生在运行阶段的。

Java语言中对异常的处理包括两种方式

举例理解

第一种方式：在方法声明的位置上，使用throws关键字，抛给上一级。
谁调用我，我就抛给谁。抛给上一级

张三 --> 李四 ---> 王五 --> CEO（上级）

第二种方式：使用try..catch语句进行异常的捕捉。
这件事发生了，谁也不知道，因为我给抓住了。

举个例子：
我是某集团的一个销售员，因为我的失误，导致公司损失了1000元，
“损失1000元”这可以看做是一个异常发生了。我有两种处理方式，

第一种方式：我把这件事告诉我的领导【异常上抛】
第二种方式：我自己掏腰包把这个钱补上。【异常的捕捉】

思考：
异常发生之后，如果我选择了上抛，抛给了我的调用者，调用者需要
对这个异常继续处理，那么调用者处理这个异常同样有两种处理方式。

【注意】：Java中异常发生之后如果一直上抛，最终抛给了main方法，main方法继续向上抛，抛给了调用者JVM，JVM知道这个异常发生，只有一个结果。终止java程序的执行。

为什么要进行预处理

public class ExceptionTest04 {
    public static void main(String[] args) {
        //未进行异常预处理时编译器报错
        //编译器报错信息： Unhandled exception: java.lang.ClassNotFoundException
        //doSome();
    }

    /**
     * doSome方法在方法声明的位置上使用了：throws ClassNotFoundException
     * 这个代码表示doSome()方法在执行过程中，有可能会出现ClassNotFoundException异常。
     * 叫做类没找到异常。这个异常直接父类是：Exception，所以ClassNotFoundException属于编译时异常。
     * @throws ClassNotFoundException
     */
    public static void doSome() throws ClassNotFoundException{
        System.out.println("doSome!!!!");
    }

}

main方法中调用doSome()方法
因为doSome()方法声明位置上有：throws ClassNotFoundException。这个异常直接父类是：Exception，所以ClassNotFoundException属于编译时异常。
我们在调用doSome()方法的时候必须对这种异常进行预先的处理。如果不处理，编译器就报错。

第一种处理方式：在方法声明的位置上继续使用：throws，来完成异常的继续上抛。抛给调用者。上抛类似于推卸责任。（继续把异常传递给调用者。）


    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        doSome();
    }

第二种处理方式：try..catch进行捕捉。捕捉等于把异常拦下了，异常真正的解决了。（调用者是不知道的。）


    public static void main(String[] args) {
        try {
            doSome();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

异常处理的第一种方式 (throws)

在方法声明的位置上使用throws关键字抛出，谁调用我这个方法，我就抛给谁。抛给调用者来处理。
这种处理异常的态度：上报。

public static void main(String[] args){
    System.out.println("main begin");
    m1();
    System.out.println("main over");
 } 
private static void m1() {
    System.out.println("m1 begin");
    m2();
    System.out.println("m1 over");
}
private static void m2() {
    System.out.println("m2 begin");
    m3();
    System.out.println("m2 over");
}
private static void m1() {
    //编译报错
    new FileInputStream("D:\\course\\01-课\\学习方法.txt");
}

编译报错的原因是什么？

第一：这里调用了一个构造方法：FileInputStream(String name)
第二：这个构造方法的声明位置上有：throws FileNotFoundException
第三：通过类的继承结构看到：FileNotFoundException父类是IOException，IOException的父类是Exception，
最终得知，FileNotFoundException是编译时异常。

错误原因：编译时异常要求程序员编写程序阶段必须对它进行处理，不处理编译器就报错。

一个方法体当中的代码出现异常之后，如果上报的话，此方法结束。

源码：

public FileInputStream(String name) throws FileNotFoundException{ ……

if (name == null) {
    throw new NullPointerException();
}
if (file.isInvalid()) {
    throw new FileNotFoundException("Invalid file path");
}  . . .

可知：如果异常中进行了throw手动将异常信息抛出，那么这个异常必须要进行预处理（两种方式）而如果要将异常信息抛出上报让人知道，要throws上抛而不是try …catch自娱自乐

进行异常预处理：（throws抛出）

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;

public static void main(String[] args)throws FileNotFoundException{
    System.out.println("main begin");
    m1();
    System.out.println("main over");
 } 
private static void m1() throws FileNotFoundException {
    System.out.println("m1 begin");
    m2();
    System.out.println("m1 over");
}
private static void m2() throws FileNotFoundException {
    System.out.println("m2 begin");
    // 编译器报错原因是：m3()方法声明位置上有：throws FileNotFoundException
    // 我们在这里调用m3()没有对异常进行预处理，所以编译报错。
    m3();
    // 以上如果出现异常，这里是无法执行的！
    System.out.println("m2 over");
}

private static void m3() throws FileNotFoundException {
        // 调用SUN jdk中某个类的构造方法。
        // 这个类还没有接触过，后期IO流的时候就知道了。
        // 我们只是借助这个类学习一下异常处理机制。
        // 创建一个输入流对象，该流指向一个文件。

        // 我们采用第一种处理方式：在方法声明的位置上使用throws继续上抛。
        // 一个方法体当中的代码出现异常之后，如果上报的话，此方法结束。
        new FileInputStream("D:\\course\\01-课\\学习方法.txt");

        System.out.println("如果以上代码出异常，这里会执行吗???不会！！！");
    }
}

第一种方式注意：

1、【注意】：

在上抛时抛别的不行，如果抛ClassCastException说明你还是没有对FileNotFoundException进行处理
//private static void m2() throws ClassCastException{
抛FileNotFoundException的父对象IOException，这样是可以的。因为IOException包括FileNotFoundException
//private static void m2() throws IOException {
这样上抛也可以，因为Exception包括所有的异常。
//private static void m2() throws Exception{
throws后面也可以写多个异常，可以使用逗号隔开。
//private static void m2() throws ClassCastException, FileNotFoundException{

2、【注意：】

一般不建议在main方法上使用throws，因为这个异常如果真正的发生了，一定会抛给JVM。JVM只有终止。
异常处理机制的作用就是增强程序的健壮性。怎么能做到，异常发生了也不影响程序的执行。所以
一般main方法中的异常建议使用try..catch进行捕捉。main就不要继续上抛了。

程序优化：

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("main begin");
        try {
            // try尝试
            m1();
            // 以上代码出现异常，直接进入catch语句块中执行。
            System.out.println("hello world!");
        } catch (FileNotFoundException e){ 
            // catch是捕捉异常之后走的分支。
            System.out.println("文件不存在，可能路径错误，也可能该文件被删除了！");
        }

        // try..catch把异常抓住之后，这里的代码会继续执行。
        System.out.println("main over");
    }

【分析】：

catch (FileNotFoundException e){
}

catch（数据类型 变量名）后面的好像一个方法的形参。
这个分支中可以使用e引用，e引用保存的内存地址是那个new出来异常对象的内存地址。
而catch是捕捉异常之后走的分支。在catch分支中干什么？处理异常。

异常处理的第二种方式（try . . . catch）

使用try..catch语句对异常进行捕捉。
这个异常不会上报，自己把这个事儿处理了。
异常抛到此处为止，不再上抛了

注意：
只要异常没有捕捉，采用上报的方式，此方法的后续代码不会执行。
另外需要注意，try语句块中的某一行出现异常，该行后面的代码不会执行。
try..catch捕捉异常之后，后续代码可以执行。

try . . .catch原则：

1、catch后面的小括号中的类型可以是具体的异常类型，也可以是该异常类型的父类型。
2、catch可以写多个。建议catch的时候，精确的一个一个处理。这样有利于程序的调试。
3、catch写多个的时候，从上到下，必须遵守从小到大。

public static void main(String[] args) {

    try {
            //创建输入流
            FileInputStream fis = new FileInputStream("文件路径");
            //读文件
            fis.read();
        } catch(FileNotFoundException e) {
            System.out.println("文件不存在！");
        } catch(IOException e){
            System.out.println("读文件报错了！");
        }
    }

JDK8的新特性

JDK8运行这种或的编写方式

try {
    //创建输入流
    FileInputStream fis = new FileInputStream("文件路径");
    // 进行数学运算
    System.out.println(100 / 0); // 这个异常是运行时异常，编写程序时可以处理，也可以不处理。
     } catch(FileNotFoundException | ArithmeticException | NullPointerException e) {
            System.out.println("文件不存在？数学异常？空指针异常？都有可能！");
     }

上报和捕捉的选择

如果希望调用者来处理，选择throws上报。
其它情况使用捕捉的方式。

异常对象的常用方法

异常对象有两个非常重要的方法：

获取异常简单的描述信息：
String msg = exception.getMessage();

打印异常追踪的堆栈信息：
exception.printStackTrace(); //一般多用这个

测试：

        // 这里只是为了测试getMessage()方法和printStackTrace()方法。
        // 这里只是new了异常对象，但是没有将异常对象抛出。JVM会认为这是一个普通的java对象。
        NullPointerException e = new NullPointerException("空指针异常fdsafdsafdsafds");

        // 获取异常简单描述信息：这个信息实际上就是构造方法上面String参数。
        String msg = e.getMessage(); //空指针异常fdsafdsafdsafds
        System.out.println(msg);

        // 打印异常堆栈信息
        // java后台打印异常堆栈追踪信息的时候，采用了异步线程的方式打印的。
        e.printStackTrace();

    public static void main(String[] args) {
        try {
            m1();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            // 获取异常的简单描述信息
            String msg = e.getMessage();
            System.out.println(msg); //C:\jetns-agent.jar (系统找不到指定的文件。)

            //打印异常堆栈追踪信息！！！
            //在实际的开发中，建议使用这个。养成好习惯！
            // 这行代码要写上，不然出问题你也不知道！
            e.printStackTrace();
            /*
            java.io.FileNotFoundException: C:\jetns-agent.jar (系统找不到指定的文件。)
                at java.base/java.io.FileInputStream.open0(Native Method)
                at java.base/java.io.FileInputStream.open(FileInputStream.java:213)
                at java.base/java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:155)
                at java.base/java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:110)
                at javase.exception.ExceptionTest.m3(ExceptionTest09.java:31)
                at javase.exception.ExceptionTest.m2(ExceptionTest09.java:27)
                at javase.exception.ExceptionTest.m1(ExceptionTest09.java:23)
                at javase.exception.ExceptionTest.main(ExceptionTest09.java:14)
             */
        }

        // 这里程序不耽误执行，很健壮。《服务器不会因为遇到异常而宕机。》
        System.out.println("Hello World!");
    }

    private static void m1() throws FileNotFoundException {
        m2();
    }

    private static void m2() throws FileNotFoundException {
        m3();
    }

    private static void m3() throws FileNotFoundException {
        new FileInputStream("文件路径");
    }

我们以后查看异常的追踪信息，我们应该怎么看，可以快速的调试程序呢？
异常信息追踪信息，从上往下一行一行看。
但是需要注意的是：SUN写的代码就不用看了(看包名就知道是自己的还是SUN的。)。
主要的问题是出现在自己编写的代码上。

finally子句

finally是try ... catch的子句

在finally子句中的代码是最后执行的，并且是一定会执行的，即使try语句块中的代码出现了异常。finally子句必须和try一起出现，不能单独编写。

public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fis = null; // 声明位置放到try外面。这样在finally中才能用。
        
        try {
            // 创建输入流对象
            fis = new FileInputStream("文件路径");
            // 开始读文件....

            String s = null;
            // 这里一定会出现空指针异常！
            s.toString();
            System.out.println("出现空指针异常这句话就不会被执行啦！！！！");

            // 流使用完需要关闭，因为流是占用资源的。
            // 即使以上程序出现异常，流也必须要关闭！
            // 放在这里有可能流关不了。
            //fis.close();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch(IOException e){
            e.printStackTrace();
        } catch(NullPointerException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("hello 这句话一定会被执行的！！！");
            // 流的关闭放在这里比较保险。
            // finally中的代码是一定会执行的。
            // 即使try中出现了异常！
            if (fis != null) { // 避免空指针异常！
                try {
                    // close()方法有异常，采用捕捉的方式。
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

        System.out.println("hello kitty!");

    }

finally语句使用

finally语句使用情况

通常在finally语句块中完成资源的释放/关闭。
因为finally中的代码比较有保障。
即使try语句块中的代码出现异常，finally中代码也会正常执行

try可以没有catch和finally联合使用

放在finally语句块中的代码是一定会执行的【再次强调！！！】

    public static void main(String[] args) {
        /*
        try和finally，没有catch可以吗？可以。
            try不能单独使用。
            try finally可以联合使用。
        以下代码的执行顺序：
            先执行try...
            再执行finally...
            最后执行 return （return语句只要执行方法必然结束。）
         */
        try {
            System.out.println("try...");
            return;
        } finally {
            // finally中的语句会执行。能执行到。
            System.out.println("finally...");
        }

        // 这里不能写语句，因为这个代码是无法执行到的。
        //System.out.println("Hello World!");
    }

finally语句只有在强制退出JVM虚拟机才不执行

public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println("try...");
            // 退出JVM
            System.exit(0); // 退出JVM之后，finally语句中的代码就不执行了！
        } finally {
            System.out.println("finally...");//不会执行
        }
    }

finally常见面试题

    public static void main(String[] args) {
        int result = m();
        System.out.println(result); //100
    }

    public static int m(){
        int i = 100;
        try {
            // 这行代码出现在int i = 100;的下面，所以最终结果必须是返回100
            // return语句还必须保证是最后执行的。一旦执行，整个方法结束。
            return i;
        } finally {
            i++;
        }
    }

最终结果为：100

【分析】：

java语法规则（有一些规则是不能破坏的，一旦这么说了，就必须这么做！）：
java中有一条这样的规则：
方法体中的代码必须遵循自上而下顺序依次逐行执行（亘古不变的语法！）
java中还有一条语法规则：
return语句一旦执行，整个方法必须结束（亘古不变的语法！）

通过反编译代码分析：

反编译之后的效果
public static int m(){
int i = 100;
int j = i;
i++;
return j;
}

相当于创建了一个临时变量 j 保存了原先i = 100的数据，i++一定执行了但返回的值是临时变量j的值

final finally finalize的区别

        // final是一个关键字。表示最终的。不变的。
        final int i = 100;
        //i = 200;    编译错误不可修改

        // finally也是一个关键字，和try联合使用，使用在异常处理机制中
        // 在fianlly语句块中的代码是一定会执行的。
        try {

        } finally {
            System.out.println("finally....");
        }

        // finalize()是Object类中的一个方法。作为方法名出现。
        // 所以finalize是标识符。
        // finalize()方法是JVM的GC垃圾回收器负责调用。
        Object obj;

final 关键字

final修饰的类无法继承
final修饰的方法无法覆盖
final修饰的变量不能重新赋值。

finally 关键字

和try一起联合使用。
finally语句块中的代码是必须执行的。

finalize 标识符

是一个Object类中的方法名。
这个方法是由垃圾回收器GC负责调用的。

自定义异常

格式（灵感来源于SUN公司源码格式）

1、SUN提供的JDK内置的异常肯定是不够的用的。在实际的开发中，有很多业务，
这些业务出现异常之后，JDK中都是没有的。和业务挂钩的。那么异常类我们
程序员可以自己定义吗？可以。

2、Java中怎么自定义异常呢？
两步：

第一步：编写一个类继承Exception或者RuntimeException.
第二步：提供两个构造方法，一个无参数的，一个带有String参数的。

        // 创建异常对象（只new了异常对象，并没有手动抛出）
        MyException e = new MyException("用户名不能为空！");

        // 打印异常堆栈信息
        e.printStackTrace();

        // 获取异常简单描述信息
        String msg = e.getMessage();
        System.out.println(msg);

测试：

        // 创建异常对象（只new了异常对象，并没有手动抛出）
        MyException e = new MyException("用户名不能为空！");

        // 打印异常堆栈信息
        e.printStackTrace();

        // 获取异常简单描述信息
        String msg = e.getMessage();
        System.out.println(msg);

异常在实际开发中的作用

以之前在数组中模拟栈的程序为例，通过自定义异常进行优化处理

原先程序：

https://blog.csdn.net/weixin_62838185/article/details/123034107?spm=1001.2014.3001.5501

其中压栈和弹栈方法

    public void push(Object obj){
        if(index >= this.elements.length - 1){
            System.out.println("栈已满！");
            return;
        }
    public void pop(){
        if(index < 0){
            System.out.println("弹栈失败，栈已空！");
            return;

可以通过异常的方法进行优化：

自定义栈操作异常：

public class MyStackOperationException extends Exception{ // 编译时异常！

    public MyStackOperationException(){

    }

    public MyStackOperationException(String s){
        super(s);
    }

}

// 创建异常对象
MyStackOperationException e = new MyStackOperationException("压栈失败，栈已满！");
// 手动将异常抛出去！
throw e;

【注】：这里捕捉没有意义，自己new一个异常，自己捉，没有意义。栈已满这个信息你需要传递出去

    public void push(Object obj) throws MyStackOperationException {
        if(index >= elements.length - 1){

            // 合并（手动抛出异常！）
            throw new MyStackOperationException("压栈失败，栈已满！");
        } ……

    public void pop() throws MyStackOperationException {
        if(index < 0){

            throw new MyStackOperationException("弹栈失败，栈已空！");
        } ……

栈系统测试程序也应修改：

        // 创建栈对象
        MyStack stack = new MyStack();

        // 压栈
        try {
            stack.push(new Object());
            ……
            // 这里栈满了
            stack.push(new Object());
        } catch (MyStackOperationException e) {
            // 输出异常的简单信息。
            System.out.println(e.getMessage());//压栈失败栈已满
        }

        // 弹栈
        try {
            stack.pop();
            ……
            // 弹栈失败
            stack.pop();
        } catch (MyStackOperationException e) {
            System.out.println(e.getMessage());//弹栈失败栈已空
        }

【分析】：在自定义异常的构造方法中为什么要使用super(s);

通过源码可知：

public Exception() {
    super();
}

private String detailMessage;    //(实例变量)

public String getMessage() {
    return detailMessage;
}

异常与方法覆盖

重写之后的方法不能比重写之前的方法抛出更多（更宽泛）的异常，可以更少。

class Animal {
    public void doSome(){

    }

    public void doOther() throws Exception{

    }
}

class Cat extends Animal {

    // 编译正常。
    public void doSome() throws RuntimeException{

    }

    // 编译报错。
    /*public void doSome() throws Exception{

    }*/

    // 编译正常。
    public void doOther() {

    }

    // 编译正常。
    public void doOther() throws Exception{

    }
}

总结异常中的关键字

异常捕捉：

try
catch
finally

throws 在方法声明位置上使用，表示上报异常信息给调用者。
throw 手动抛出异常！