Java | 异常处理 | LI SIR

异常是程序中的一些错误，但并不是所有的错误都是异常，并且错误有时候是可以避免的。

异常的概念

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int num1 = 10;
        int num2 = 0;

        try {
            int res = num1 / num2;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("程序继续执行……");
    }
}

Java 语言中，将程序执行中发生的不正常情况称为“异常”（开发过程中的语法错误和逻辑错误不是异常）。

执行过程中所发生的异常事件可分为两大类：

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。比如 StackOverflowError（栈溢出）和 OOM（out of memory），Error 是严重错误，程序会崩溃。
Exception：其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，可以使用针对性的代码进行处理。例如空指针访问，试图读取不存在的文件，网络连接中断等等。Exception 分为两大类：运行时异常（程序运行时，发生的异常），编译时异常（编程时，编译器检查出的异常）。

Java 异常层次结构图：

运行时异常

运行时异常，编译器不要求强制处置的异常。一般是指编程时的逻辑错误，是程序员应该避免其出现的异常。对于运行时异常，可以不作处理，因为这类异常很普遍，若全处理可能会对程序的可读性和运行效率产生影响。

常见的运行时异常包括：

NullPointerException 空指针异常：当应用程序试图在需要对象的地方使用 null 时，抛出该异常。
ArithmeticException 数学运算异常：当出现异常的运算条件时，抛出该异常。
ArraylndexOutOfBoundsException 数组下标越界异常：用非法的索引访问数组时，抛出该异常。
ClassCastException 类型转换异常：当试图将对象强制转换为不是实例的子类时，抛出该异常。
NumberFormatException 数字格式不正确异常：当应用程序试图将字符串转换成一种数值类型，但该字符串不能转换为适当的格式时，抛出该异常。

编译时异常

编译时异常是指在编译期间，就必须处理的异常，否则代码不能通过编译。

常见的编译时异常包括：

SQLException 操作数据库时，查询表可能发生异常。
IOException 操作文件时，发生的异常。
FileNotFoundException 当操作一个不存在的文件时，发生异常。
ClassNotFoundException 加载类，而该类不存在时，发生异常。
EOFException 操作文件，到文件末尾，发生异常。
IllegalArguementException 参数异常。

处理异常过程

当程序运行到某一语句时，发生了异常，那么程序会先停下来；
程序会在这句代码处查看原因，生成一个合理“异常对象”，然后“抛”出；
JVM 会检测这句代码的外围是否有 try...catch 结构可以“捕获”它；
如果可以捕获，那么程序在处理完异常后，继续下面的运行，不会崩溃；
如果不能捕获，那么会把这个异常继续抛给“上级”；
如果“上级”能处理，那么程序从“上级"处理完的代码后面继续运行；
如果“上级”也不能处理，那么继续往上抛，一直到达 JVM，那么就“崩溃”；

异常处理机制

异常处理就是当异常发生时，对异常处理的方式。处理方式有以下两种：

try-catch-finally：程序在代码中捕获发生的异常，自行处理。
throws：将发生的异常抛出，交给调用者（方法）来处理，最顶级的处理着就是 JVM。

捕获异常

try 和 catch 都不能单独使用，必须连用；finally 不能单独使用，必须和 try 一起使用。
如果没有发生异常，则顺序执行 try 块，不会进入到 catch 块。
如果发生了异常，则 try 块剩下的语句不再执行，直接进入到 catch 块。
如果有 finally 块，不论 try 块是否发生了异常，finally 块中的语句都会被执行。
finally 一般用于资源释放（资源回收），无论程序是否出现异常，最后都要资源释放。
可以有多个 catch 块，捕获不同的异常（进行不同的业务处理），要求父类异常在后，子类异常在前，如果发生异常，只会匹配一个 catch 块。
当只有在 try 或者 catch 中调用退出 JVM 的相关方法 System.exit(0);，此时 finally 才不会执行，否则 finally 永远会执行。
可以进行 try-finally 配合使用，这种用法相当于没有捕获异常，因此程序会直接崩溃。应用场景就是执行一段代码，不管是否发生异常，都必须执行某个业务逻辑。

抛出异常

对于运行时异常，程序中如果没有处理，默认就是 throws 的方式处理。
在 throws 过程中，如果使用了 try-catch，就相当于处理了异常，就不必再 throws。
在方法声明中用 throws 语句可以声明抛出异常的列表，throws 后面的异常类型可以是方法中产生的异常类型，也可以是它的父类。
子类重写父类的方法时，对抛出异常的规定：子类重写的方法所抛出的异常类型，要么和父类方法抛出的异常类型一致，要么为父类方法抛出的异常类型的子类型。
如果一个方法抛出了一个运行时异常，调用者可以不用显示处理，因为 Java 有默认的处理机制。如果抛出了一个编译时异常，则调用者必须显示处理，否则程序就不能编译通过。
如果一个方法或者方法中的语句执行时可能生成某种异常，但是并不能确定如何处理这种异常，则此方法应显示地声明抛出异常，表明该方法将不对这些异常进行处理，而由该方法的调用者负责处理。

自定义异常

当程序出现了某些“错误”，但该错误信息并没有在 Throwable 子类中描述处理，这个时候可以自己设计异常类，用于描述该错误信息。

自定义异常的步骤：

定义类：自定义异常类名（程序员自己写）继承 Exception 或 RuntimeException。
如果继承 Exception，属于编译时异常。
如果继承 RuntimeException，属于运行时异常。
一般情况下，自定义异常建议继承 RuntimeException，因为可以使用 Java 默认的处理机制。

throw 和 throws 的区别：

throw 是具体向外抛异常的动作，所以它是抛出一个异常实例。
throws 主要是声明这个方法会抛出这种类型的异常，使它的调用者知道要捕获这个异常。

实现代码：

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("输入年龄：");
        int age = scanner.nextInt();

        // 要求年龄范围在 18-120 之间，否则抛出自定义异常
        if (!(age >= 18 && age <= 120)) {
            // 通过构造器设置信息
            throw new AgeException("年龄需要在 18-120 之间！");
        }

        System.out.println("你的年龄范围正确。");
    }
}

class AgeException extends RuntimeException {
    public AgeException(String message) {
        super(message);
    }
}