Java_异常
Java 异常
1.java的异常体系
因为Java的异常是class
,它的继承关系如下:
┌───────────┐
│ Object │
└───────────┘
▲
│
┌───────────┐
│ Throwable │
└───────────┘
▲
┌─────────┴─────────┐
│ │
┌───────────┐ ┌───────────┐
│ Error │ │ Exception │
└───────────┘ └───────────┘
▲ ▲
┌───────┘ ┌────┴──────────┐
│ │ │
┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐┌───────────┐
│OutOfMemoryError │... │RuntimeException ││IOException│...
└─────────────────┘ └─────────────────┘└───────────┘
▲
┌───────────┴─────────────┐
│ │
┌─────────────────────┐ ┌─────────────────────────┐
│NullPointerException │ │IllegalArgumentException │...
└─────────────────────┘ └─────────────────────────┘
从继承关系可知:Throwable
是异常体系的根,它继承自Object
。Throwable
有两个体系:Error
和Exception
,Error
表示严重的错误,程序对此一般无能为力
而Exception
则是运行时的错误,它可以被捕获并处理。
某些异常是应用程序逻辑处理的一部分,应该捕获并处理。还有一些异常是程序逻辑编写不对造成的,应该修复程序本身。
Exception
又分为两大类:
RuntimeException
以及它的子类;- 非
RuntimeException
(包括IOException
、ReflectiveOperationException
等等)
Java规定:
- 必须捕获的异常,包括
Exception
及其子类,但不包括RuntimeException
及其子类,这种类型的异常称为Checked Exception。 - 不需要捕获的异常,包括
Error
及其子类,RuntimeException
及其子类。
捕获异常
try…catch语句
例子:
String.getBytes(String)
方法定义是:
public byte[] getBytes(String charsetName) throws UnsupportedEncodingException {
...
}
在方法定义的时候,使用throws Xxx
表示该方法可能抛出的异常类型。调用方在调用的时候,必须强制捕获这些异常,否则编译器会报错。
在toGBK()
方法中,因为调用了String.getBytes(String)
方法,就必须捕获UnsupportedEncodingException
。我们也可以不捕获它,而是在方法定义处用throws表示toGBK()
方法可能会抛出UnsupportedEncodingException
,就可以让toGBK()
方法通过编译器检查,即将方法声明为:static byte[] toGBK(String s) throws UnsupportedEncodingException
查看异常
所有异常都可以调用printStackTrace()
方法打印异常栈,这是一个简单有用的快速打印异常的方法。
2.捕获异常
使用try ... catch ... finally
时:
- 多个
catch
语句的匹配顺序非常重要,子类必须放在前面; finally
语句保证了有无异常都会执行,它是可选的;- 一个
catch
语句也可以匹配多个非继承关系的异常。
3.抛出异常
异常的传播
当某个方法抛出了异常时,如果当前方法没有捕获异常,异常就会被抛到上层调用方法,直到遇到某个try ... catch
被捕获为止:
通过printStackTrace()
可以打印出方法的调用栈,类似:
java.lang.NumberFormatException: null
at java.base/java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:614)
at java.base/java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:770)
at Main.process2(Main.java:16)
at Main.process1(Main.java:12)
at Main.main(Main.java:5)
抛出异常
当发生错误时,例如,用户输入了非法的字符,我们就可以抛出异常。
如何抛出异常?参考Integer.parseInt()
方法,抛出异常分两步:
- 创建某个
Exception
的实例; - 用
throw
语句抛出。
实际上,绝大部分抛出异常的代码都会合并写成一行:
void process2(String s) {
if (s==null) {
throw new NullPointerException();
}
}
如果一个方法捕获了某个异常后,又在catch
子句中抛出新的异常,就相当于把抛出的异常类型“转换”了而这时候打印异常调用栈则会发现丢失了原本的异常信息,只能显示转换后的异常栈,而解决这种问题的方法就是将原有异常作为参数传入新异常构造函数中,例如:
static void process1() {
try {
process2();
} catch (NullPointerException e) {
throw new IllegalArgumentException();
}
}
捕获到异常并再次抛出时,一定要留住原始异常,否则很难定位第一案发现场!
在catch
中抛出异常,不会影响finally
的执行。JVM会先执行finally
,然后抛出异常。
异常屏蔽
倘若先在catch中抛出异常,随后又在finally中抛出了异常,则会发现finally
抛出异常后,原来在catch
中准备抛出的异常就“消失”了,因为只能抛出一个异常。没有被抛出的异常称为“被屏蔽”的异常(Suppressed Exception)。
在极少数的情况下,我们需要获知所有的异常。如何保存所有的异常信息?方法是先用origin
变量保存原始异常,然后调用Throwable.addSuppressed()
,把原始异常添加进来,最后在finally
抛出
4.自定义异常
当我们在代码中需要抛出异常时,尽量使用JDK已定义的异常类型。例如,参数检查不合法,应该抛出IllegalArgumentException
:
在一个大型项目中,可以自定义新的异常类型,但是,保持一个合理的异常继承体系是非常重要的。
一个常见的做法是自定义一个BaseException
作为“根异常”,然后,派生出各种业务类型的异常。
BaseException
需要从一个适合的Exception
派生,通常建议从RuntimeException
派生
5.NullPointerException
处理NullPointerException
如果遇到NullPointerException
,我们应该如何处理?首先,必须明确,NullPointerException
是一种代码逻辑错误,遇到NullPointerException
,遵循原则是早暴露,早修复,严禁使用catch
来隐藏这种编码错误
好的编码习惯可以极大地降低NullPointerException
的产生,例如:
成员变量在定义时初始化:使用空字符串""
而不是默认的null
可避免很多NullPointerException
,编写业务逻辑时,用空字符串""
表示未填写比null
安全得多。
返回空字符串""
、空数组而不是null
,这样可以使得调用方无需检查结果是否为null
。
如果调用方一定要根据null
判断,比如返回null
表示文件不存在,那么考虑返回Optional<T>
:
public Optional<String> readFromFile(String file) {
if (!fileExist(file)) {
return Optional.empty();
}
...
}
这样调用方必须通过Optional.isPresent()
判断是否有结果。
定位NullPointerException
如果产生了NullPointerException
,例如,调用a.b.c.x()
时产生了NullPointerException
,只能通过如下方式打印日志来定位空指针:
System.out.println(a);
System.out.println(a.b);
System.out.println(a.b.c);
从Java 14开始,如果产生了NullPointerException
,JVM可以给出详细的信息告诉我们null
对象到底是谁。
可以在NullPointerException
的详细信息中看到类似... because "<local1>.address.city" is null
,意思是city
字段为null
,这样我们就能快速定位问题所在。
这种增强的NullPointerException
详细信息是Java 14新增的功能,但默认是关闭的,我们可以给JVM添加一个-XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages
参数启用它:
5.使用断言
断言(Assertion)是一种调试程序的方式。在Java中,使用assert
关键字来实现断言。
使用assert
语句时,还可以添加一个可选的断言消息:
assert x >= 0 : "x must >= 0";
这样,断言失败的时候,AssertionError
会带上消息x must >= 0
,更加便于调试。
Java断言的特点是:断言失败时会抛出AssertionError
,导致程序结束退出。因此,断言不能用于可恢复的程序错误,只应该用于开发和测试阶段。
要执行assert
语句,必须给Java虚拟机传递-enableassertions
(可简写为-ea
)参数启用断言。
实际开发中,很少使用断言。更好的方法是编写单元测试,后续我们会讲解JUnit
的使用。
6.使用JDK Logging
Java标准库内置了日志包java.util.logging
,我们可以直接用。
再仔细观察发现,4条日志,只打印了3条,logger.fine()
没有打印。这是因为,日志的输出可以设定级别。JDK的Logging定义了7个日志级别,从严重到普通:
- SEVERE
- WARNING
- INFO
- …
因为默认级别是INFO,因此,INFO级别以下的日志,不会被打印出来。使用日志级别的好处在于,调整级别,就可以屏蔽掉很多调试相关的日志输出。
使用Java标准库内置的Logging有以下局限:
Logging系统在JVM启动时读取配置文件并完成初始化,一旦开始运行main()
方法,就无法修改配置;
配置不太方便,需要在JVM启动时传递参数-Djava.util.logging.config.file=<config-file-name>
。
因此一般不使用logging