Java异常处理--异常处理概述与常见异常举例

2024-01-09 11:29:45

一、异常概述

1- 什么是生活的异常

男主角小明每天开车上班，正常车程1小时。但是，e4不出意外的话，可能会出现意外。

出现意外，即为异常情况。我们会做相应的处理。如果不处理，到不了公司。处理完了，就可以正常开车去公司。

2- 什么是程序的异常

在使用计算机语言进行项目开发的过程中，即使程序员把代码写得尽善尽美，在系统的运行过程中仍然会遇到一些问题，因为很多问题不是靠代码能够避免的，比如：客户输入数据的格式问题，读取文件是否存在，网络是否始终保持通畅等等。

异常：指的是程序在执行过程中，出现的非正常情况，如果不处理最终会导致JVM的非正常停止。

异常指的并不是语法错误和逻辑错误。

语法错了，编译不通过，不会产生字节码文件，根本不能运行。

代码逻辑错误，只是没有得到想要的结果，例如：求a与b的和，你写成了a-b

3- 异常的抛出机制

Java中是如何表示不同的异常情况，又是如何让程序员得知，并处理异常的呢？

Java中把不同的异常用不同的类表示，一旦发生某种异常，就创建该异常类型的对象，并且抛出（throw）。然后程序员可以捕获(catch)到这个异常对象，并处理；如果没有捕获(catch)这个异常对象，那么这个异常对象将会导致程序终止。

举例：

运行下面的程序，程序会产生一个数组角标越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生和抛出的过程。

public class ArrayTools {
    // 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
    public static int getElement(int[] arr, int index) {
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

测试类

public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 34, 12, 67 };
        intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
        System.out.println("num=" + num);
        System.out.println("over");
    }
}

上述程序执行过程图解：

4- 如何对待异常

对于程序出现的异常，一般有两种解决方法：一是遇到错误就终止程序的运行。另一种方法是程序员在编写程序时，就充分考虑到各种可能发生的异常和错误，极力预防和避免。实在无法避免的，要编写相应的代码进行异常的检测、以及异常的处理，保证代码的健壮性。

二、Java异常体系

1- Throwable

java.lang.Throwable 类是Java程序执行过程中发生的异常事件对应的类的根父类。

Throwable类是异常的根父类，它继承于Object类。

Throwable中的常用方法：

public void printStackTrace()：打印异常的详细信息。
包含了异常的类型、异常的原因、异常出现的位置、在开发和调试阶段都得使用printStackTrace。
public String getMessage()：获取发生异常的原因。

2- Error 和 Exception

Throwable可分为两类：Error（错误）和Exception（异常）。分别对应着java.lang.Error与java.lang.Exception两个类。

看一下API：

Throwable不做过多关注，更多的是它的这两个子类。

1、Error

1.1 介绍

Error：Java虚拟机无法解决的严重问题。

如：JVM系统内部错误、资源耗尽等严重情况。

一般不编写针对性的代码进行处理。（如果出现Error问题，就回去改代码，后面说的try方式对它无效）

例如：StackOverflowError（栈内存溢出）和OutOfMemoryError（堆内存溢出，简称OOM）。

看一下API：

1.2 举例

【举例1】

StackOverflowError（栈内存溢出）

public class ErrorTest {
    public static void main(String[] args) {
        //举例1：栈内存溢出StackOverflowError
        main(args); //递归--main方法中调用main方法
    }
}

🍻分析

main(args);

递归–main方法中调用main方法，每调用一次main方法，就进去一个栈帧，在栈空间有限的情况下，一直往里面放栈帧，总会满的。

🗃?输出

栈内存溢出：

【举例2】

OutOfMemoryError（堆内存溢出，简称OOM）

public class ErrorTest {
    public static void main(String[] args) {
		//举例2：堆内存溢出 OutOfMemoryError (简称OOM)
        byte[] arr=new byte[1024*1024*100]; //100mb
    }
}

🍻分析

new出来的结构在堆空间中呈现，若此时堆空间不足100mb，就会将堆空间占满，这时候堆空间就会报一个溢出异常。

现在我们做一个操作，“运行”->“编辑配置”：

然后针对当前模块，“修改选项”->“添加VM选项”：

就是虚拟机参数，将它设置为-Xms10m -Xmx10m ，前面的-Xms10m表示堆空间初始化的大小，后面的 -Xmx10m表示最大的堆空间大小。就是固定下来堆空间大小为10ms。如下：

🗃?输出

byte[] arr=new byte[1024*1024*100]; //100mb

显然此时100ms不够，运行一下就会有一个堆空间溢出：

看见后缀是Error的，其实都是一个错误。

2、Exception

2.1 介绍

Exception: 其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，需要使用针对性的代码进行处理，使程序继续运行。否则一旦发生异常，程序也会挂掉。（这一章要学习异常处理，实际上针对的是这个Exception，而Error处理不了）

看一下API：

例如：

空指针访问
试图读取不存在的文件
网络连接中断
数组角标越界

说明：

无论是Error还是Exception，还有很多子类，异常的类型非常丰富。当代码运行出现异常时，特别是我们不熟悉的异常时，不要紧张，把异常的简单类名，拷贝到API中去查去认识它即可。
我们本章讲的异常处理，其实针对的就是Exception。

2.2 编译时异常和运行时异常

Java程序的执行分为编译时过程和运行时过程。有的错误只有在运行时才会发生。比如：除数为0，数组下标越界等。

因此，根据异常可能出现的阶段，可以将异常分为：

编译时期异常（即checked异常、受检异常）：在代码编译阶段，编译器就能明确警示当前代码可能发生（不是一定发生）xx异常，并明确督促程序员提前编写处理它的代码。如果程序员没有编写对应的异常处理代码，则编译器就会直接判定编译失败，从而不能生成字节码文件。通常，这类异常的发生不是由程序员的代码引起的，或者不是靠加简单判断就可以避免的，例如：FileNotFoundException（文件找不到异常）。
运行时期异常（即runtime异常、unchecked异常、非受检异常）：在代码编译阶段，编译器完全不做任何检查，无论该异常是否会发生，编译器都不给出任何提示。只有等代码运行起来并确实发生了xx异常，它才能被发现。通常，这类异常是由程序员的代码编写不当引起的，只要稍加判断，或者细心检查就可以避免。
- java.lang.RuntimeException类及它的子类都是运行时异常。比如：ArrayIndexOutOfBoundsException数组下标越界异常，ClassCastException类型转换异常。

运行时异常：通常编译的时候不报错，相当于编译的时候将它放过去了，就是没有检查它，即：非受检异常。

编译时异常：编译的时候就会报错，一上来就检查它了，即：受检异常。

?在API中，怎么看哪个是编译时异常还是运行时异常呢？

这个地方，除了RuntimeException，其他都是编译时异常。如下：

点开它，里面都是运行时异常RuntimeException，如下：

我们需要熟悉一下常见的异常都有哪些，太多了也学不过来。

Error有时也可以归为“非受检异常”，因为编译时不报错，看上面蓝色方块。

3- Java异常体系结构

1、体系结构

java.lang.Throwable:异常体系的根父类

java.lang.Error:错误。
- Java虚拟机无法解决的严重问题。如：JVM系统内部错误、资源耗尽等严重情况。一般不编写针对性的代码进行处理。
  ? |-----StackOverflowError （栈内存溢出）
  ? |-----OutOfMemoryError （堆内存溢出，简称OOM）
java.lang.Exception:异常。
- 我们可以编写针对性的代码进行处理。
- 编译时异常：(受检异常) 在执行javac.exe命令时，出现的异常。
  |----- ClassNotFoundException（类找不到异常）
  |----- FileNotFoundException（文件找不到异常）
  |----- IOException（输入输出异常）
- 运行时异常：(非受检异常) 在执行java.exe命令时，出现的异常。
  |---- ArrayIndexOutOfBoundsException （数组越界–用非法索引访问数组时抛出的异常）
  |---- NullPointerException （空指针异常）
  |---- ClassCastException （类转换异常）
  |---- NumberFormatException （数据格式化异常）
  |---- InputMismatchException （输入类型不一致）
  |---- ArithmeticException （算术异常）

2、运行时异常举例

ArrayIndexOutOfBoundsException （数组越界–用非法索引访问数组时抛出的异常）
NullPointerException （空指针异常）
ClassCastException （类转换异常）
NumberFormatException （数据格式化异常）
InputMismatchException （输入类型不一致）
ArithmeticException （算术异常）

2.1 ArrayIndexOutOfBoundsException

🗳?ArrayIndexOutOfBoundsException：数组角标越界

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

public class ExceptionTest {
    @Test
    public void test1(){
        //数组角标越界 ArrayIndexOutOfBoundsException
        int[] arr=new int[10];
        System.out.println(arr[10]);
    }
}

🍺异常

2.2 NullPointerException

🗳?NullPointerException：空指针异常

🌱代码1

package yuyi01;

import org.junit.Test;

public class ExceptionTest {
    @Test
    public void test2(){
        //空指针异常 NullPointerException
        String str="hello";
        str=null;   //指针指向为空
        System.out.println(str.toString());
    }
}

🍺异常

🌱代码2–一维数组

package yuyi01;

import org.junit.Test;

public class ExceptionTest {
    @Test
    public void test3(){
        //空指针异常 NullPointerException
        int[] arr=new int[10];  //一维数组
        arr=null;
        System.out.println(arr[0]);
    }
}

🍺异常

🌱代码3–二维数组

package yuyi01;

import org.junit.Test;

public class ExceptionTest {
    @Test
    public void test4(){
        //空指针异常 NullPointerException
        int[][] arr1=new int[10][]; //二维数组
        System.out.println(arr1[0][0]);
    }
}

🍺异常

只要对象指向的没有实体，调一个方法或者属性都算空指针。

2.3 ClassCastException

🗳?ClassCastException：类转换异常

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

import java.util.Date;

public class ExceptionTest {

    @Test
    public void test5(){
        //类转换异常 ClassCastException
        Object obj=new String();    //new一个String对象，将它赋值给Object类
        //String str=(String) obj;    //这里不会出现强转异常
        Date date=(Date) obj;   //转换为别的类型就不行了
    }
}

🍺异常

父类引用指向的对象的类型是子类的时候才可以强制类型转换。

而Date和String算是平等的关系，都继承于Object，它们是兄弟关系，不能强转。

2.4 NumberFormatException

🗳?NumberFormatException：数据格式化异常

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

public class ExceptionTest {
    @Test
    public void test6(){
        //NumberFormatException 数据格式化异常
        String str1="123";
        int i1 = Integer.parseInt(str1);  //可以将String类型的“123”转化为int类型的123

        String str2="abc";
        int i2 = Integer.parseInt(str2);    //不可以转换，会报错

        System.out.println(i1);
        System.out.println(i2);
    }
}

🍺异常

2.5 InputMismatchException

🗳?InputMismatchException：输入类型不一致

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

import java.util.Scanner;

public class ExceptionTest {

    @Test
    public void test7(){
        //InputMismatchException 输入类型不一致
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        int num= scanner.nextInt(); //若输入的不是int类型，则会报错
        System.out.println(num);
    }
}

🍺异常

2.6 ArithmeticException

🗳?ArithmeticException：算术异常

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

public class ExceptionTest {
    @Test
    public void test8(){
        //ArithmeticException 算术异常
        int num=10;
        System.out.println(num/0);  //编译的时候不报错，运行的时候报错
    }
}

🍺异常

3、编译时异常举例

ClassNotFoundException（类找不到异常）
FileNotFoundException（文件找不到异常）
IOException（输入输出异常）

3.1 ClassNotFoundException

🗳?ClassNotFoundException：类找不到异常

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

public class ExceptionTest {

    @Test
    public void test9(){ 
        //ClassNotFoundException 类找不到异常
        Class clz=Class.forName("java.lang.String");  //反射
    }
}

🍺异常

目前只能考虑先将它注释掉。

3.2 FileNotFoundException

🗳?FileNotFoundException：文件找不到异常

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;

public class ExceptionTest {

    @Test
    public void test10(){
        File file=new File("hello.txt");

        //FileNotFoundException 文件找不到异常
        FileInputStream fis=new FileInputStream(file);  //流直接操作文件

        //把文件内容直接读到内存中输出
        int data=fis.read();    //IOException 输入输出异常
        while(data!=-1){    //data为-1的时候退出，就是读完了
            System.out.print((char)data);
            data=fis.read();  //IOException 输入输出异常
        }

        //资源关闭
        fis.close();  //IOException 输入输出异常
    }
}

🍺异常

3.3 IOException

🗳?IOException：输入输出异常

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;

public class ExceptionTest {

    @Test
    public void test10(){
        File file=new File("hello.txt");

        //可能报FileNotFoundException 文件找不到异常
        FileInputStream fis=new FileInputStream(file);  //流直接操作文件

        //把文件内容直接读到内存中输出
        int data=fis.read();    //可能报IOException 输入输出异常
        while(data!=-1){    //data为-1的时候退出，就是读完了
            System.out.print((char)data);
            data=fis.read();  //可能报IOException 输入输出异常
        }

        //资源关闭
        fis.close();  //可能报IOException 输入输出异常
    }
}

🍺异常

读的时候可能不通畅：

结束的时候可能也不通畅：

?补充

FileNotFoundException和IOException都是可能出现的异常，怎么处理呢？

先写一个文件：（字符集改为UTF-8）

将路径改为："D:\\hello.txt"

如下：

"D:\\hello.txt"，一条右斜线会报错（一条表示转义的意思），需要写两条。或者写反斜杠 /。

现在文件就能找到了，但为啥还是报错？

所以需要提前预知一下处理的事情，大家感受一下，throws出去，将可能会报的异常给处理了，如下：

来运行一下：

这里出问题的原因是因为刚才文件里面写的是汉字，一个汉字可能会占多个字节，此时代码int data=fis.read();是一个字节一个字节地读，以后讲IO流的时候会专门解决这个问题。

那就先写成英文吧：

再次运行：

刚才我们将异常处理了，那程序在运行当中出现异常了吗？

其实是没出现异常。但是不处理的话，编译又不让过。（虽然程序没有问题，但是也需要处理一下，未雨绸缪）

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

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

public class ExceptionTest {

    @Test
    public void test10() throws FileNotFoundException, IOException {
        File file=new File("D:\\hello.txt");

        //可能报FileNotFoundException 文件找不到异常
        FileInputStream fis=new FileInputStream(file);  //流直接操作文件

        //把文件内容直接读到内存中输出
        int data=fis.read();    //可能报IOException 输入输出异常
        while(data!=-1){    //data为-1的时候退出，就是读完了
            System.out.print((char)data);
            data=fis.read();  //可能报IOException 输入输出异常
        }

        //资源关闭
        fis.close();  //可能报IOException 输入输出异常
    }
}

4、代码

仅供参考。

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.util.Date;
import java.util.Scanner;

/**
 * ClassName: ExceptionTest
 * Package: yuyi01
 * Description:
 *
 * @Author 雨翼轻尘
 * @Create 2023/12/28 0028 10:28
 */
public class ExceptionTest {
    @Test
    public void test1(){
        //数组角标越界 ArrayIndexOutOfBoundsException
        int[] arr=new int[10];
        System.out.println(arr[10]);
    }

    @Test
    public void test2(){
        //空指针异常 NullPointerException
        String str="hello";
        str=null;   //指针指向为空
        System.out.println(str.toString());
    }

    @Test
    public void test3(){
        //空指针异常 NullPointerException
        int[] arr=new int[10];  //一维数组
        arr=null;
        System.out.println(arr[0]);
    }

    @Test
    public void test4(){
        //空指针异常 NullPointerException
        int[][] arr1=new int[10][]; //二维数组
        System.out.println(arr1[0][0]);
    }

    @Test
    public void test5(){
        //类转换异常 ClassCastException
        Object obj=new String();    //new一个String对象，将它赋值给Object类
        //String str=(String) obj;    //不会出现强转异常
        Date date=(Date) obj;   //转换为别的类型就不行了
    }

    @Test
    public void test6(){
        //NumberFormatException 数据格式化异常
        String str1="123";
        int i1 = Integer.parseInt(str1);  //可以将String类型的“123”转化为int类型的123

        String str2="abc";
        int i2 = Integer.parseInt(str2);    //不可以转换，会报错

        System.out.println(i1);
        System.out.println(i2);
    }

    @Test
    public void test7(){
        //InputMismatchException 输入类型不一致
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        int num= scanner.nextInt(); //若输入的不是int类型，则会报错
        System.out.println(num);
    }

    @Test
    public void test8(){
        //ArithmeticException 算术异常
        int num=10;
        System.out.println(num/0);  //编译的时候不报错，运行的时候报错
    }

    //**********************以上是运行时异常，以下是编译时异常****************************

    @Test
    public void test9(){
        //ClassNotFoundException 类找不到异常
        //Class clz=Class.forName("java.lang.String");  //反射
    }

    @Test
    public void test10() throws FileNotFoundException, IOException {
        File file=new File("D:\\hello.txt");

        //可能报FileNotFoundException 文件找不到异常
        FileInputStream fis=new FileInputStream(file);  //流直接操作文件

        //把文件内容直接读到内存中输出
        int data=fis.read();    //可能报IOException 输入输出异常
        while(data!=-1){    //data为-1的时候退出，就是读完了
            System.out.print((char)data);
            data=fis.read();  //可能报IOException 输入输出异常
        }

        //资源关闭
        fis.close();  //可能报IOException 输入输出异常
    }
}

🍺输出结果

文章来源:https://blog.csdn.net/m0_55746113/article/details/135473445
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Java异常处理--异常处理概述与常见异常举例

文章目录

一、异常概述

1- 什么是生活的异常

2- 什么是程序的异常

3- 异常的抛出机制

4- 如何对待异常

二、Java异常体系

1- Throwable

2- Error 和 Exception

1、Error

1.1 介绍

1.2 举例

2、Exception

2.1 介绍

2.2 编译时异常和运行时异常

3- Java异常体系结构

1、体系结构

2、运行时异常举例

2.1 ArrayIndexOutOfBoundsException

2.2 NullPointerException

2.3 ClassCastException

2.4 NumberFormatException

2.5 InputMismatchException

2.6 ArithmeticException

3、编译时异常举例

3.1 ClassNotFoundException

3.2 FileNotFoundException

3.3 IOException

4、代码