2016 December 13

Java Exception

Hi guys, welcome back, today’s topic is Java Exception.

Execption的原因

顾名思义, Exception就是异常, 而引起程序异常的原因无非就是以下几种:

用户输入了非法数据
要打开的文件路径不存在
网络通信中断
JVM内存溢出

Java把以上这些不太严重的问题都称为异常。

Exception的结构

说到Java Exception的结构, 就要从一个古老的父类Throwable来说起。从名字来理解, 这个词表示”可抛出”的。 Java中左右的Error和Exception都继承自这个类。

Exception又分为两类, 一类叫RuntimeException, 另一类是非RuntimeException。 -_-b

RuntimeException翻译为中文是”运行时异常”, 即这类异常不会在编译的时候被检测, 而是在程序运行的时候才会被处理, 一般像除数为零(ArrithmeticException), 零指针(NullPointerException), 数组索引越界(ArrayIndexOutofBoundsException)等都属于这一类异常。由于这类异常不是程序逻辑的异常, 而一般都是没有考虑全边界条件引起的, 所以Java并不强制程序去处理这类异常。所以我们的程序中既可以检查这类异常, 也可以不检查直接留给JVM处理。所以这类异常又被称为”un-checked”异常。有人把它翻译成”不可查异常”, 我觉得这个翻译有很大程度的误导, 更准确的翻译是”可不查异常”。

除RuntimeException之外的所有异常都是”checked exception”, 既程序中必须对这些异常进行处理, 否则无法通过编译。 Checked异常很大程度上是由于代码逻辑不完善引起的, 所以Java本着”不完善的代码不执行”的严谨设计哲学, 强制代码对可能出现的异常进行处理, 否则编译出错。

总结一下, Java的异常的”家谱”如下图所示:

            Throwable
            /\     /\             
           //       \\         
          //         \\    
        Error      Exception
                  /\        /\
                 //          \\
                //            \\
           IOException   RuntimeException
              (etc.)

Exception的处理机制

那么问题来了, 既然除RuntimeException外的所有异常都需要在程序中进行处理, 那么怎么处理呢?? Java给出了两种处理机制: (1) 抛出异常, (2) 捕获异常。

异常的抛出通常有两个地方, 首先我们可以在方法的签名中声明该方法可能抛出的异常, 通过throws关键字。或者我们也可以使用throw关键字来抛出一个具体的异常对象, throw语句可以单独使用。需要注意的是throw需要抛出一个具体的异常对象；而throws后面跟的是异常名称。

在捕获异常方面, 为了增加代码的可读性, 减少维护的难度。 Java提出了try-catch的处理机制。如下图所示:

try{
    //程序
}catch(Exception e1){
    //要处理的Exception
}catch(Exception e2){
    //需要处理的Exception
}

其中正常程序需执行的代码被放在try block中, 而这段程序可能会出现的异常被放在catch模块中。当然, 在捕获异常的过程中也需要先将异常抛出, 比如在执行try block中如果代码出现异常系统会自动生成一个异常对象, 这个对象被提交给JVM, 这个过程就是”抛出”的过程。当JVM接收到异常对象时, 会寻找能处理该异常对象的相应catch block, 如果找到, 则把该异常对象交给这个catch block进行处理, 这个过程就是异常的捕获过程。 — 当然如果JVM找不到相应的catch block, 则运行环境终止, 程序退出。

Catch Block的执行顺序

既然我们可以捕获多个异常, 那自然就涉及到捕获的顺序。请问下面这段代码能通过编译嘛:

try {  
            //Do something  
        } catch (Exception e) {  
              
        } catch (IOException e) {  
              
        }

答案是: 不能。因为, catch block是按顺序执行的, 并且java一旦捕获了一个异常, 就会忽略后面所有的异常。由于IOException是Exception的子类, 所以IOException将永远不会被捕获。所以在我们自己写代码捕获异常的时候, 一定要注意多个异常捕获的顺序。

finally

关于finally, 我们最熟悉的就是这个block无论如何都会被执行到, 即便try或者catch中有return, continue, break等, finally仍然会被执行。当然, 如果你将JVM终止掉, 那自然finally也不会被执行, 所以如果你在try或catch中写了System.exit(0), 那么算你狠, finally不会被执行。

另外一个需要提的是, 为什么要写finally块, 当然你可以说, 为了保证有一部分永远被执行到。但其实finally的作用远远不止这些。

故事还得从头说起。大家都知道java的垃圾回收机制是自动进行回收的, 这样极大程度的方便了程序员。问题是java的垃圾回收机制不会回收任何物理资源, 它只会回收堆内存中的对象所占用的内存。那么如果我们试图在try中打开一些物理资源, —比如连接了数据库, 打开了磁盘中的文件, 网络连接等, 这些资源是不会被java自动回收的, 需要我们手动进行处理。而这些物理资源的回收一般会被放到finally中。因为, 如果try 中的某一语句引起了异常, 则位于这个语句后面的回收资源语句将不会被执行到; 如果将回收放到catch中, 则很大程度它不会被执行, 因为我们suppose正常情况下程序是不会有异常的。所以为了保证资源回收被顺利执行, 最佳的做法是将其放到finally中。

还有一点需要注意的是, 一般不会在finally中使用return或者throw等会导致方法终止的语句。因为, 一旦使用了这样的语句, 会导致try, catch中的return、throw语句失效。举个简单的栗子:

try{
    return true;
}finally{
    return false;
}

这段代码永远都会return false。