Java异常处理的基础知识

教学提示：本章我们将讨论Java的异常处理机制,并学习如何合理应用异常处理机制,从而使我们编写的Java程序具有稳定性和可靠性。当异常情况发生时，会创建一个代表该异常的对象并在产生异常的方法中引发该对象，这个异常最终会被捕获并进行相应的处理。

教学目标：了解传统错误处理和面向对象中的异常处理的差别；理解异常处理的优越性；掌握如何在程序中抛出、捕获和处理异常；了解自定义异常的方法。

9.1 Java异常处理的基础知识

9.1.1 错误与异常

在程序运行时经常会出现一些非正常的现象,如死循环、非正常退出等，称为运行错误。根据错误性质将运行错误分为两类：错误和异常。

1．致命性的错误

如程序进入了死循环，或递归无法结束，或内存溢出，这类现象称为错误。错误只能在编程阶段解决，运行时程序本身无法解决，只能依靠其他程序干预，否则会一直处于非正常状态。

2．非致命性的异常

如运算时除数为0，或操作数超出数据范围，或打开一个文件时，发现文件并不存在，或欲装入的类文件丢失，或网络连接中断等，这类现象称为异常。在源程序中加入异常处理代码，当程序运行中出现异常时，由异常处理代码调整程序运行方向，使程序仍可继续运行直至正常处理。

9.1.2 异常处理机制

Java提供了异常处理机制，它是通过面向对象的方法来处理异常的。

1．抛出异常

当程序发生异常时，产生一个异常事件，生成一个异常对象，并把它提交给运行系统，再由运行系统寻找相应的代码来处理异常。这个过程称为抛出(throw)一个异常。一个异常对象可以由Java虚拟机生成，也可以由运行的方法生成。异常对象中包含了异常事件类型、程序运行状态等必要的信息。

2．捕获异常

异常抛出后，运行时系统从生成对象的代码开始，沿方法的调用栈逐层回溯查找，直到包含相应处理的方法，并把异常对象交给该方法为止，这个过程称为捕获(catch)一个异常。

简单地说，发现异常的代码可以“抛出”一个异常，运行系统“捕获”该异常，交由程序员编写的相应代码进行异常处理。

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3．异常处理的类层次

Java通过错误类（Error）和异常类(Exception)来处理错误和异常，而它们都是Throwable类的子类，分别用来处理两组异常。它们的层次结构如图9-1所示。

Error类为错误类，如内存溢出、栈溢出等。这类错误一般由系统进行处理，程序本身无需捕获和处理。例如，运行没有main方法的类将产生NoClassDefFoundError错误。

⑵程序应避免而不捕获的异常

对于运行时异常类（RuntimeException）,如数组越界等，在程序设计正常时不会发生，在编程时使用数组长度a.length来控制数组的上界即可避免异常发生，而无须使用try-catch-finally语句。因此，这类异常应通过程序调试尽量避免而不是去捕获它。

⑶必须捕获的异常

有些异常在编写程序时是无法预料了，如文件没找到异常、网络通信失败异常等。因此，为了保证程序的健壮性，Java要求必须对可能出现这些异常的代码使用try-catch-finally语句，否则编译无法通过。

【例9-1】文件没有找到异常类。

设计思路：本例访问文件autoexec.bat。在程序中使用了FileInputStream类，在访问文件时会产生文件不存在的异常对象（FileNotFoundException），所以必须捕获的这个异常，否则编译就会出错。

代码：

import java.io.*;

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public class Try3

{

public static void main(String args[])

{

FileInputStream fis=new FileInputStream("autoexec.bat");

System.out.println("I can not found this file!");

}

}

程序运行效果如下：

图9-1

5．常见的公用异常类

下面介绍常见的异常类，它们都是RuntimeException的子类。

⑴算术异常ArithmeticException

如果除数为除0，或用0取模会产生ArithmeticException，其它算术操作不会产生异常。

⑵空指针异常NullPointerException

当程序试图访问一个空对象中的变量或方法，或一个空数组中的元素时则会引发NullPointerException异常。例如，

int a[]=null;

a[0]=0; //访问长度为0的数组，产生NullPointerException String str=null;

System.out.println(str.length());//访问空字符串的方法，产生NullPointerException

⑶类型强制转换异常ClassCastException

进行类型强制转换时，对于不能进行的转换操作产生ClassCastException异常。例如，Object obj=new Object();

String str=(String)obj;

上述语句试图把Object对象强制转换成String对象str,而obj既不是String的实例，也不是String子类的实例，系统不能转换时产生ClassCastException异常。

⑷数组负下标异常NegativeArraySizeException

如果一个数组的长度是负数，则会引发NegativeArraySizeException异常。例如，

int a[]=new int[-1]; //产生NegativeArraySizeException异常

⑸数组下标越界异常ArrayIndexOutOfBoundsException

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