Java异常处理总结

前言

　　这一讲抽取Java异常处理的核心内容与基本思想，作一个总结，既作为个人笔记，也可供读者参考。

基本思想

降低错误处理代码的复杂度，让程序实际的逻辑实现与错误处理相分离，使代码的阅读，编写和调试工作更加井井有条。
在能处理时捕捉异常，不能处理时则将异常传给其他地方处理。
将异常分类，用异常类的名字或携带的信息标识异常类别与详细信息，一般只用名字标识即可。在处理时不针对异常抛出点处理，只对异常类型处理，简化了异常处理的代码。

异常对象的类型

必检异常与非必检异常

　　我们指的异常类都是Exception类型或者继承了Exception类型的子类。这些异常类可以分为两大部分，一部分是必检异常，另一类是非必检异常。只有RuntimeException及其子类是非必检异常，其余都是必检异常。

　　非必检异常对象由Java虚拟机自行管理，当异常发生时，会自动在堆中new一个异常对象。如果非必检异常始终不捕捉，则会沿着方法调用栈一直往上冒泡，直到控制台，并且自动调用prinStackTrace()方法输出异常信息。而必检异常必须手动在堆中创建，然后用关键字throw抛出，且必须在程序的某一处进行捕捉处理。如果不处理，则需在main方法里声明抛出异常，将异常抛给控制台，让异常信息在控制台输出。

RuntimeException的使用场景

　　我的理解是，必检异常都是用户在当前环境下直接产生的异常。而RuntimeException及其子类则代表编程错误。所谓编程错误，有两种含义：

在程序员编程时应该进行检查的低级错误，如数组越界异常ArrayIndexOutOfBoundsException，空指针异常NullPointerException等，它们都是RuntimeException的子类。
某些间接的或者不是由方法调用者所能掌控的错误。例如别的地方传来的空指针引用，或者与该方法本身无直接关联的错误。

自定义异常

　　所有继承了Exception或其子类的类，都是自定义异常类。我们可以根据自己的业务需要创建新的异常类。

异常对象的处理方式

抛出

　　如果方法里获得了一个异常对象，但不知道怎么处理，或者在该方法的作用域内没有办法处理，则必须将异常对象往方法调用栈的上一级抛出，让别的地方处理。

　　我们在设计方法的时候，必须声明该方法可能会抛出什么异常，在方法名的后面跟throws再加上可能抛出的异常类表示。所有可能抛出的必检异常都必须声明，且调用该方法时候要么在调用该方法的方法签名上再进行抛出声明，要么用try…catch语句捕捉处理异常。否则产生编译错误。

捕捉

　　catch作用域就是异常处理程序代码所在地，对捕捉到的异常进行处理。如果同时捕捉多个异常，且这些异常存在继承关系，则必须将继承链里相对最后的子类异常放在前面，并按继承链的顺序由子类到父类依次排列。这是因为异常捕捉只要捕捉到相应类型的异常则终止，后面的捕捉块都不会起作用。而Java里支持多态，所以如果父类异常放前面，则子类异常永远不会被捕捉到。

无法处理的异常

　　无法处理的异常需要抛出，但如果我们一直不知道如何处理该异常，那应该怎么办呢？特别对于必检异常，强制我们进行捕获或继续上抛，如果始终不捕捉，那么异常对象会怎么样呢？

空处理

　　千万不能为了应付编译，捕捉了异常，而进行空处理。如：

try{
}catch(Exception e){
    //do nothing
}

　　这样的话，即便发生了异常，我们也无从得知程序有错，因为异常信息被吞没了。

输出异常信息

　　即便为了应付编译，我们也得输出异常信息，这样我们可以定位错误，以便在需要的时候修改异常处理的代码。

try{
}catch(Exception e){
    e.printStackTrace()
}

　　Exception类继承自Throwable类，Throwable类有3个关于异常输出的方法：

printStackTrace()
printStackTrace(PrintStream)
printStackTrace(java.io.PrintWriter)

　　printStackTrace()会把异常抛出点往上的所有方法调用栈信息输出到标准错误流。除了输出到标准错误流，也可以指定参数，指定输出到由PrintStream流或者PrintWriter包装的一个流。

只能部分处理异常

　　对于某些异常，可能在当前方法内捕捉可以处理一部分问题，但还有其他问题需要由其他方法继续处理。这种情况，我们可以先捕捉，进行处理，然后重新在catch代码块里抛出。

try{
}catch(Exception e){
    e.printStackTrace();
    throw e;
}

　　但重新抛出产生了一个问题，即重新抛出的异常仍然保留的是原来调用栈的信息，在别的地方再进行捕捉时，printStackTrace()方法打印的仍然是第一次抛出时的方法调用栈。如果需要更新调用栈信息，则需要用fillInStackTrace()方法。

try{
}catch(Exception e){
    e.printStackTrace();
    throw (Exception)e.fillInStackTrace();
}

　　fillInStackTrace()方法会返回一个更新了调用栈信息的Throwable类型对象。

main方法抛出异常

　　如果异常一直抛出到main方法仍然无法处理，那么可以声明main方法抛出异常，异常会直接传给控制台输出调用栈信息。

将必检异常转换为非必检异常

　　我们可以用e.printStackTrace()的形式，在不知道怎么处理异常时捕捉异常并单纯输出异常信息。然而，捕捉就意味着处理，如果我们不处理只捕捉，则违背了异常处理的初衷。对于无法处理的异常，我们应始终抛出。而RuntimeException及其子类，都是非必检异常，可以自动沿调用链抛出直至控制台。我们可以利用这种特性，让必检异常转换为非必检异常，让它们抛出到控制台而始终不捕捉。等以后知道怎么处理之后，再修改代码。

异常链

　　要了解异常类型转换，必须先介绍异常链。

　　异常链的产生也是源自重新抛出。要在捕获一个异常后抛出另一个异常，并且希望把原始异常的信息保存下来，就被称为异常链。构造异常链，我们需要在堆里new一个新的异常对象，并且把原始异常对象传入该新的对象里。对于Error,Exception,RuntimeException，其构造函数就接收一个异常对象。但对于其他类型的异常，必须用initCause(Exception)方法传入异常对象。

　　其后，我们可以捕捉新的异常对象，原始异常对象的信息也会保存在里面。

转换为RuntimeException

　　了解了异常链，这种转换就非常简单了。

try{
}catch(IOException e){
    throw new RuntimeException(e)
}

　　以IOException为例，它是必检异常，通过传入RuntimeException的构造函数，就可以转换为非必检异常抛出了。

　　我觉得对于暂时不知道怎么处理的异常，这种处理方式是最佳的方式。

资源清理

　　Java只负责内存清理，所有与内存无关的清理工作，都需要手动清理，例如一些IO资源，数据库连接资源等。

　　资源清理一般在finally代码块里实现。

　　对于某些资源，如果在创建对象时就失败，就不需要清理了。可以用嵌套的try…catch语句实现。

try{
    BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader("Cleanup.java"));
    try{
        ...
    }catch(Exception e){
        e.printStackTrace();
    }finally{
        try{
            in.close();
        }catch(IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}catch(Exception e){
    e.printStackTrace();
}

　　建议在所有创建资源对象的语句前后加上嵌套的try…catch语句。

　　当然，我们也可以不用这种嵌套，但必须在每次清理之前判断资源对象是否为null。

　　Java7还引入了一个新特性：try-with-resource。所有实现了java.lang.AutoCloseable的对象，都被视为资源。如果这些资源在try块内，则会在块结束之后自动被清理，不需要finally块，也不用显式地调用释放语句。

使用finally的问题

使用finally容易造成异常丢失。如果在catch前出现了finally语句，且finally语句内又抛出了异常，那么原try块内的异常会被取代，不会被捕捉。前一个异常还未处理，又抛出新异常，原异常会丢失。
如果在抛出异常时，finally内有return，则异常也会丢失。

异常处理的限制

子类覆写的方法，抛出的异常必须在基类方法声明抛出的异常的范围内。
子类的构造器方法声明抛出的异常，必须含有父类构造器方法声明的异常。因为子类构造器必然会调用父类的某个构造器，无论是显式还是隐式。

　　这种限制，也是源于Java的多态机制。因为子类对象会被向上转型为基类对象，必须保证在使用基类时能捕获子类所有的异常。

总结

　　要把异常处理好，需要很丰富的经验。以上只是异常处理的最基本知识。