Java異常學習心得
本文重在Java中異常機制的一些概念。寫本文的目的在于方便我很長時間后若是忘了這些東西可以通過這片文章迅速回憶起來。
1. 異常機制
1.1 異常機制是指當程序出現(xiàn)錯誤后，程序如何處理。具體來說，異常機制提供了程序退出的安全通道。當出現(xiàn)錯誤后，程序執(zhí)行的流程發(fā)生改變，程序的控制權轉(zhuǎn)移到異常處理器。
1.2 傳統(tǒng)的處理異常的辦法是，函數(shù)返回一個特殊的結果來表示出現(xiàn)異常（通常這個特殊結果是大家約定俗稱的），調(diào)用該函數(shù)的程序負責檢查并分析函數(shù)返回的結果。這樣做有如下的弊端：例如函數(shù)返回-1代表出現(xiàn)異常，但是如果函數(shù)確實要返回-1這個正確的值時就會出現(xiàn)混淆；可讀性降低，將程序代碼與處理異常的代碼混爹在一起；由調(diào)用函數(shù)的程序來分析錯誤，這就要求客戶程序員對庫函數(shù)有很深的了解。
1.3 異常處理的流程
1.3.1 遇到錯誤，方法立即結束，并不返回一個值；同時，拋出一個異常對象
1.3.2 調(diào)用該方法的程序也不會繼續(xù)執(zhí)行下去，而是搜索一個可以處理該異常的異常處理器，并執(zhí)行其中的代碼
2 異常的分類
2.1 異常的分類
2.1.1 異常的繼承結構：基類為Throwable，Error和Exception繼承Throwable，RuntimeException和IOException等繼承Exception，具體的RuntimeException繼承RuntimeException。
2.1.2 Error和RuntimeException及其子類成為未檢查異常（unchecked），其它異常成為已檢查異常（checked）。
2.2 每個類型的異常的特點
2.2.1 Error體系
Error類體系描述了Java運行系統(tǒng)中的內(nèi)部錯誤以及資源耗盡的情形。應用程序不應該拋出這種類型的對象（一般是由虛擬機拋出）。如果出現(xiàn)這種錯誤，除了盡力使程序安全退出外，在其他方面是無能為力的。所以，在進行程序設計時，應該更關注Exception體系。
2.2.2 Exception體系
Exception體系包括RuntimeException體系和其他非RuntimeException的體系
2.2.2.1 RuntimeException
RuntimeException體系包括錯誤的類型轉(zhuǎn)換、數(shù)組越界訪問和試圖訪問空指針等等。處理RuntimeException的原則是：如果出現(xiàn)RuntimeException，那么一定是程序員的錯誤。例如，可以通過檢查數(shù)組下標和數(shù)組邊界來避免數(shù)組越界訪問異常。
2.2.2.2 其他（IOException等等）
這類異常一般是外部錯誤，例如試圖從文件尾后讀取數(shù)據(jù)等，這并不是程序本身的錯誤，而是在應用環(huán)境中出現(xiàn)的外部錯誤。
2.3 與C++異常分類的不同
2.3.1 其實，Java中RuntimeException這個類名起的并不恰當，因為任何異常都是運行時出現(xiàn)的。（在編譯時出現(xiàn)的錯誤并不是異常，換句話說，異常就是為了解決程序運行時出現(xiàn)的的錯誤）。
2.3.2 C++中l(wèi)ogic_error與Java中的RuntimeException是等價的，而runtime_error與Java中非RuntimeException類型的異常是等價的。
3 異常的使用方法
3.1 聲明方法拋出異常
3.1.1 語法：throws（略）
3.1.2 為什么要聲明方法拋出異常？
方法是否拋出異常與方法返回值的類型一樣重要。假設方法拋出異常確沒有聲明該方法將拋出異常，那么客戶程序員可以調(diào)用這個方法而且不用編寫處理異常的代碼。那么，一旦出現(xiàn)異常，那么這個異常就沒有合適的異常控制器來解決。
3.1.3 為什么拋出的異常一定是已檢查異常？
RuntimeException與Error可以在任何代碼中產(chǎn)生，它們不需要由程序員顯示的拋出，一旦出現(xiàn)錯誤，那么相應的異常會被自動拋出。而已檢查異常是由程序員拋出的，這分為兩種情況：客戶程序員調(diào)用會拋出異常的庫函數(shù)（庫函數(shù)的異常由庫程序員拋出）；客戶程序員自己使用throw語句拋出異常。遇到Error，程序員一般是無能為力的；遇到RuntimeException，那么一定是程序存在邏輯錯誤，要對程序進行修改（相當于調(diào)試的一種方法）；只有已檢查異常才是程序員所關心的，程序應該且僅應該拋出或處理已檢查異常。
3.1.4 注意：覆蓋父類某方法的子類方法不能拋出比父類方法更多的異常，所以，有時設計父類的方法時會聲明拋出異常，但實際的實現(xiàn)方法的代碼卻并不拋出異常，這樣做的目的就是為了方便子類方法覆蓋父類方法時可以拋出異常。
3.2 如何拋出異常
3.2.1 語法：throw（略）
3.2.2 拋出什么異常？
對于一個異常對象，真正有用的信息時異常的對象類型，而異常對象本身毫無意義。比如一個異常對象的類型是ClassCastException，那么這個類名就是唯一有用的信息。所以，在選擇拋出什么異常時，最關鍵的就是選擇異常的類名能夠明確說明異常情況的類。
3.2.3 異常對象通常有兩種構造函數(shù)：一種是無參數(shù)的構造函數(shù)；另一種是帶一個字符串的構造函數(shù)，這個字符串將作為這個異常對象除了類型名以外的額外說明。
3.2.4 創(chuàng)建自己的異常：當Java內(nèi)置的異常都不能明確的說明異常情況的時候，需要創(chuàng)建自己的異常。需要注意的是，唯一有用的就是類型名這個信息，所以不要在異常類的設計上花費精力。
3.3 捕獲異常
如果一個異常沒有被處理，那么，對于一個非圖形界面的程序而言，該程序會被中止并輸出異常信息；對于一個圖形界面程序，也會輸出異常的信息，但是程序并不中止，而是返回用戶界面處理循環(huán)中。
3.3.1 語法：try、catch和finally（略）
控制器模塊必須緊接在try塊后面。若擲出一個異常，異常控制機制會搜尋參數(shù)與異常類型相符的第一個控制器隨后它會進入那個catch 從句，并認為異常已得到控制。一旦catch 從句結束對控制器的搜索也會停止。
3.3.1.1 捕獲多個異常（注意語法與捕獲的順序）（略）
3.3.1.2 finally的用法與異常處理流程（略）
3.3.2 異常處理做什么？
對于Java來說，由于有了垃圾收集，所以異常處理并不需要回收內(nèi)存。但是依然有一些資源需要程序員來收集，比如文件、網(wǎng)絡連接和圖片等資源。
3.3.3 應該聲明方法拋出異常還是在方法中捕獲異常？
原則：捕捉并處理哪些知道如何處理的異常，而傳遞哪些不知道如何處理的異常
3.3.4 再次拋出異常
3.3.4.1 為什么要再次拋出異常？
在本級中，只能處理一部分內(nèi)容，有些處理需要在更高一級的環(huán)境中完成，所以應該再次拋出異常。這樣可以使每級的異常處理器處理它能夠處理的異常。
3.3.4.2 異常處理流程
對應與同一try塊的catch塊將被忽略，拋出的異常將進入更高的一級。
4 關于異常的其他問題
4.1 過度使用異常
首先，使用異常很方便，所以程序員一般不再愿意編寫處理錯誤的代碼，而僅僅是簡簡單單的拋出一個異常。這樣做是不對的，對于完全已知的錯誤，應該編寫處理這種錯誤的代碼，增加程序的魯棒性。另外，異常機制的效率很差。
4.2 將異常與普通錯誤區(qū)分開
對于普通的完全一致的錯誤，應該編寫處理這種錯誤的代碼，增加程序的魯棒性。只有外部的不能確定和預知的運行時錯誤才需要使用異常。
4.3 異常對象中包含的信息
一般情況下，異常對象唯一有用的信息就是類型信息。但使用異常帶字符串的構造函數(shù)時，這個字符串還可以作為額外的信息。調(diào)用異常對象的getMessage()、toString()或者printStackTrace()方法可以分別得到異常對象的額外信息、類名和調(diào)用堆棧的信息。并且后一種包含的信息是前一種的超集。