Java異常真的看這一篇就夠了
前言：本篇部落格結合培訓班視訊編寫，希望以最通俗易懂的文字，講明白異常機制。大部分在介紹概念的時候，我都會用自問自答的方式來描述，原因是這樣子更加印象深刻。
動力節點：https://www.bilibili.com/video/BV1Rx411876f?p=629
目錄
一、異常概述
二、異常繼承結構
三、編譯時異常和執行時異常
四、異常的處理
- 1）處理方式一：捕獲
- 2）處理方式二：丟擲
五、異常類的常用方法
- 1）printStackTrace()方法
- 2）getMessage()方法
六、finally的使用
七、自定義異常
八、注意點總結
一、異常概述
1）什麼是異常？
通俗地說，就是程式編譯或者執行過程中發生了不正常的情況。
2）java提供異常機制有什麼用？
當程式執行過程中出現了不正常情況（異常）的時候，java會把異常的資訊列印到控制檯上，供程式設計師參考，程式設計師就能根據異常資訊，對程式進行修改，讓程式更加健壯。假如沒有異常機制，我們的程式碼錯了也不知道，那顯然是不行的。
我們先看看以下的程式碼：
public class ExceptionTest02 {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 0;
int c = a/b;
System.out.println(a + "/" + b + "=" + c);
}
}
顯然，我們的程式碼是不正確的，因為數學中，作為分母的 b 是不能為 0 的，我們執行這段程式碼，發現控制檯輸出了以下資訊。
有了這些資訊，我們就得知，原來我們的程式碼在第5行出錯了，且原因是除數為 0，然後我們就能對程式碼進行修改，讓程式更加健壯。
public class ExceptionTest02 {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 0;
if(b == 0){ //如果b為0，直接return
System.out.println("除數不能為0");
return;
}
int c = a/b; //b不為0就會執行到這裡進行運算
System.out.println(a + "/" + b + "=" + c);
}
}
3）為什麼我們程式碼寫錯的時候，會有異常出現呢？
在java中，萬物皆物件，異常也不例外，各種異常都被封裝成了類（也就是異常在java中以類的形式存在），當程式碼寫錯時，java虛擬機器器（JVM）會根據異常類建立一個異常物件，將這個物件「丟擲」，並且終止我們程式的執行。
在異常類中，都有一個引數型別為字串的構造方法，引數是字串型別，傳入的是異常的原因
比如我們上面的程式碼中，假如b為 0 時
int c = a/b; //JVM執行到這裡會new異常物件：new ArithmeticException("/ by zero");
然後JVM將異常資訊列印在控制檯上（先不用關注其底層如何實現，知道是JVM在拋異常物件即可）。
二、異常繼承結構
下圖中，紅線均表示繼承。
圖(1)
對圖（1）的解釋
1）Throwable是一個類，該單詞的中文翻譯是「可丟擲的」，也就是繼承了該類的Error(錯誤)和Exception(異常)都
是可以丟擲的。這裡的丟擲是指throw和throws關鍵字，後面講。
2）Error是「錯誤」，Exception是「異常」，錯誤和異常都會結束程式的執行，但是錯誤不能被處理，異常可以被處理
。這裡的處理是指捕獲或者丟擲，後面講。
3）Error子類中，不僅僅包括上圖中的兩個，但這個不是我們學習的重點，沒必要了解太多。Exception子類中，有
一個子類是RuntimeException，RuntimeException下的所有子類都稱為執行時異常；除RuntimeException的以外
其他子類，都稱為編譯時異常。這兩種異常同樣後面講。
4）同樣的，執行時異常的子類不僅僅只有這些，這裡只是列舉一些常見的異常。這些我們需要認識，當我們遇到異常
時，就能比較快地知道哪裡錯誤了。
三、編譯時異常和執行時異常
在前面我們已經提到，異常在java以類的形式存在，當異常出現的時候，是由JVM去建立一個異常物件並且丟擲，我們還知道，建立物件這個過程發生在執行階段。也就是說，編譯時異常和執行時異常都是發生在執行階段，那麼編譯時異常這個名稱是怎麼來的呢？
編譯時異常：如下圖。顯然，在我們寫程式碼的時候，我們的編譯器就能識別出某個地方有異常需要先處理。也就是在編譯前就能知道異常的存在，如果不處理，編譯將不能通過，所以稱為「編譯時異常」。
圖(2)
執行時異常：看我們前面那個除以 0 的程式碼，顯然，我們在編寫程式碼的時候，編譯器並沒有發現 int c = a/b; 這一行程式碼存在異常（也就是這行程式碼下並沒有紅色波浪線）。需要在我們執行程式的時候，它才能確定這行程式碼存在異常，因此稱為「執行時異常」。
有些小夥伴可能前面的基礎不夠紮實，還不知道什麼是編譯，這裡你先簡單理解成：
我們在編寫java程式碼的時候，其實是在一個 「類名,java」 的檔案上編寫，編譯能根據這個檔案生成另外一個檔案，稱為位元組碼檔案，檔名是 「類名.class」，只有位元組碼檔案，我們的java虛擬機器器才能執行，「.java」是執行不了的。
那麼也就是說，如果是編譯時異常，我們將不能得到 .class 檔案，而執行時異常可以，我們來看下圖。
圖(3)
怎麼樣？對比其他資料上那些經過多次複製貼上文字表述，這裡是不是清晰了很多。那些學過異常，然後知識不牢固的，相信你看到這裡，對編譯時異常和執行時異常會有更清晰的瞭解了。
四、異常的處理
在寫異常的處理之前，請大家先記住一件事：編譯時異常可以捕獲或者丟擲（需要處理），執行時異常不需要處理。
現在，先講前半句，也就是編譯時異常的處理方式：
假設有這麼個案例，我是做銷售的，某次業務中不小心使得公司虧損了1000塊錢，我們把這件事當做是java中的異常，我應該怎麼做？
1）處理方式一：捕獲
第一個方式是我自己掏錢把1000塊補上，我自己處理這件事。
在java中，假設一個方法出現了編譯時異常，同樣的，它也可以通過try...catch...來解決這個異常，這種方式稱為
捕獲。
針對圖(2)中的異常，我們捕獲處理的程式碼如下：（注意看註釋，且在執行以下程式碼之前，請在F槽中建立一個a.txt
檔案）
public class ExceptionTest01 {
public static void main(String[] args) {
//try是"嘗試"的意思，也就是嘗試一下try後面 { } 中的內容。如果有異常，則進行捕捉，即catch環節
//；如果沒有異常，則不需要catch，跳過catch之後，繼續從System.out.println("skr");開始，往下
//執行
try {
FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\\a.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
//catch是"捕捉"的意思，也就是在try中判斷出現異常之後，catch將異常抓住並進行處理。e.printStac
//kTrace()就是將異常資訊列印在控制檯上，其中printStackTrace()所有Throwable子類都具有的方法
e.printStackTrace();
}
System.out.println("skr");
}
}
可能執行上面的程式碼，你還是不太能理解，執行結果是直接在控制檯上列印「skr」，這是因為，我們的 F:\a.txt 檔案是確確實實存在於我們的硬碟上的，也就是能找到檔案，也就不會出現異常。
我們修改一下程式碼，改成 F:\b.txt ，此時，檔案已經不存在，我們執行一下，結果如下：
圖(4)
可以看到，它幫我們將異常資訊，包括原因、位置等都列印出來了。還有一個細節，我們注意到，"skr"也被列印出來了！也就是說，異常發生之後，程式還在執行！這和我們前面的說法不同，我們前面是說，發生異常後，程式終止執行，這是為什麼呢？帶著這個問題，我們來看編譯時異常的另一種處理方法。
2）處理方式二：丟擲
回到案例，我除了自己掏錢補上，其實我還有另一種處理方式，我可以上報我的組長，讓他想辦法。
同樣的，在java中，如果一個方法出現了異常，那它可以不進行捕捉處理，它可以拋給它的呼叫者（呼叫它的另外一
個方法），實現的方式是使用throws關鍵字。
我們繼續來看下面的程式碼，仍然是注意看註釋。
public class ExceptionTest01 {
//3）經理不樂意了，那讓董事長（Java虛擬機器器）去解決吧！繼續throws
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
lisi();
System.out.println("skr");
}
//2）組長李四犯愁了，他也不想掏腰包，於是繼續throws，又拋給了經理main方法
public static void lisi() throws FileNotFoundException {
zhangsan();
}
//1）定義方法，假設張三犯錯導致公司虧損，那他趕緊告訴了組長李四
public static void zhangsan() throws FileNotFoundException{
FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\\a.txt");
}
}
由於我們的 F:\a.txt 檔案是存在的，因此不會出現異常，因此繼續執行列印 「skr」；
我們再將 F:\a.txt 修改成 F:\b.txt ，發現報錯了，且沒有列印 skr 。這是因為，各個方法都不對異常進行處理，Java虛擬機器器只能將異常資訊列印在控制檯上，並直接終止程式的執行。
圖(5)
假如我們一開始就捕捉處理，就不需要一層層地向上拋了，如下程式碼
public class ExceptionTest01 {
public static void main(String[] args) {
lisi();
System.out.println("skr");
}
public static void lisi() {
zhangsan();
}
public static void zhangsan(){
try {
FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\\a.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
【小總結】
編譯時異常有兩種處理方式，一種方式是在方法內部自行捕捉處理，這種方式如果出現了異常，會列印異常資訊，但不會導致程式的終止，因為異常不是被Java虛擬機器器發現的；另一種方式是在宣告方法的時候，加上throws，將可能出現的異常拋給呼叫者，如果呼叫者一直沒有處理，直到拋給Java虛擬機器器，Java虛擬機器器如果發現有異常，那麼就會列印異常資訊，並終止程式。
我們用了大篇幅來介紹編譯時異常的處理，那麼執行時異常呢？其實執行時異常我們不用處理，原因很簡單。因為執行時異常即使不處理，也能通過編譯。
學到這裡，相信你有以下的困惑：
1）為什麼異常要分成編譯時異常和執行時異常，直接全部作為編譯時異常，那我們的程式不就絕對安全了嗎？
想法是正確的，確實，這樣能保證我們的程式絕對安全，但是這樣的話，我們的程式將導到處都是處理異常的程式碼，
可讀性很差。
2）編譯時異常有兩種處理方式，那我應該選擇哪一種呢？
當異常有必要上報，讓呼叫者知道的時候，就需要用throws，你會覺得這是廢話，我來解釋一下。
我們來看下圖。前面我們已經說到，異常在java中是類的形式存在，異常出現後有異常資訊的列印是因為建立了異常
物件，然後呼叫異常物件的方法進行列印的，這裡再強調一遍，我們看下面的程式碼就好理解了。
顯然，我們建立完FileNotFoundException物件，就是想要上拋，讓我們程式設計師在建立FileInputStream物件的時候
，能夠清楚地知道該構造方法可能會因為找不到檔案而出現異常，所以我們程式設計師才能使用try catch進行處理。
這裡為什麼使用throws而不使用try catch也就很明顯了，假如我們在這裡使用try catch的話，那不是搬石砸腳嗎？
我們建立了異常物件，卻又要捕捉處理它，那不是沒事找事做嗎？
具體的話，其實等待了實際的開發，我們才能夠真正領會到，所以這裡不理解也沒關係。
圖(6)
五、異常類的常用方法
在前面的學習中，我們捕捉到異常物件之後，列印異常資訊都是使用printStackTrace()方法，其實還有其他常用的方法，現在我們來了解一下。
1）printStackTrace()方法
這個方法較為常用，也就是我們上面一直在用的方法。原因是該方法能夠列印異常原因，還能列印異常的跟蹤路徑，如何理解呢？看看這程式碼和圖你就明白了。
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
public class ExceptionTest01 {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
m2();
}
public static void m2() throws FileNotFoundException {
m1();
}
public static void m1() throws FileNotFoundException {
FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\\b.txt");
}
}
圖(7)
還是找不到檔案這個異常，只不過現在我們是要學習如何看異常資訊。
上圖寫的很清楚了，在紅框中，是我們需要關注的，且應該直接找最上面那一行。因為最上面那一行是異常出現的根源，它告訴我們，出現異常的根源是在 ExceptionTest01類的 m1() 方法出錯，在類的第12行程式碼。
於是我們去檢查第12行，結合異常原因，發現原來是 new FileInputStream() 時，傳入的路徑 F:\b.txt 有問題，檔案不存在。
2）getMessage()方法
getMessage()方法比較少用，但是在某些時候，只能使用該方法，這裡不再擴充套件，我們看一下怎麼用就行。
getMessage()方法以字串形式返回異常原因，所以我們還需要加上列印的程式碼。
public class ExceptionTest01 {
public static void main(String[] args) {
try {
FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\\b.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
}
}
這個方法不難，大家直接複製貼上看看效果就行了。
六、finally的使用
我們已經知道，try中的程式碼，如果出現異常，就會到catch步驟；如果沒有出現異常，就跳過catch步驟。finally呢？finally就是無論try中的程式碼有沒有出現異常，finally{ }中的程式碼都會執行。finally一般用於關閉資源。如下程式碼
public class ExceptionTest01 {
public static void main(String[] args) {
try {
FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\\a.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} finally{
//這就是關閉資源，如果你已經學過了IO流，這個不難看懂；沒學過也不要緊，
//你只要知道，無論有沒有異常發生，finally中的程式碼都會執行即可
fis.close();
}
System.out.println("skr");
}
}
另外，更離譜的是，即使return結束方法了，finally還是能執行，我們看以下圖片
圖(8)
finally在學習IO流的時候，就會經常用到。
七、自定義異常
SUN公司提供的JDK內建異常類在實際的開發中是不夠用的，因為實際開發中有很多的業務，這些業務出現異常之後，JDK中沒有。所以我們就需要自定義異常。
怎麼自定義異常呢？不會就模仿！
我們來看看 ArithmeticException 類的程式碼是怎麼寫的。（不需要記程式碼！稍微瞄一眼就行！我們模仿就好了，以下是SUN公司寫的原始碼。）
public class ArithmeticException extends RuntimeException {
private static final long serialVersionUID = 2256477558314496007L;
public ArithmeticException() {
super();
}
public ArithmeticException(String s) {
super(s);
}
}
我們發現，ArithmeticException類只有兩個構造方法，那麼會不會是模仿的關鍵呢？我們試一下：
自定義一個異常，當銀行卡中沒有錢，你還要取錢的時候，就會報錯。
public class NoMoneyException extends RuntimeException {
public NoMoneyException () {
super();
}
public NoMoneyException (String s) {
super(s);
}
}
我們來測試一下這個自定義的異常類管不管用，程式碼如下
public class ExceptionTest03 {
private int balance = 100; //餘額
public static void main(String[] args) {
ExceptionTest03 test03 = new ExceptionTest03();
test03.getMoney(200);
}
public void getMoney(int money){ //引數是要取得錢
if(money > balance){
throw new NoMoneyException("取的錢比餘額多，取錢失敗");
}
balance = balance - money;
System.out.println("取了" + money + "錢，卡內剩下" + balance + "錢。");
}
}
我們呼叫 getMoney() 方法，傳入100時，正常列印；傳入100以上的錢時，丟擲異常，效果如下。說明我們自定義的異常類成功啦！
圖(9)
細心的小夥伴應該能夠注意到，我們這裡繼承的是 RuntimeException ，也就是我們自定義的異常類是執行時異常類，那麼如何自定義編譯時異常類呢？
答案是【繼承Exception類】即可，這個小夥伴們自己試一下哈，繼承 RuntimeException 改成繼承 Exception，我們就能看到 throw new NoMoneyException(「取的錢比餘額多，取錢失敗」); 這行程式碼下劃紅色波浪線了。
八、注意點總結
在學完以上的知識點之後，我們最後再來看看幾個注意點。
1） throws 關鍵字後面可以接多個異常類
//如下，getMoney()方法同時丟擲了兩個異常
public void getMoney(int money) throws NoMoneyException,IOException{
}
2) 任何一個呼叫者都可以 try catch 對異常進行捕捉
在前面張三、組長李四、經理main的案例程式碼中，其實在zhangsan()、lisi()、main()這三個方法中，都能對異常
進行try catch。不是在 zhangsan() 中才能處理。
3) main() 方法最好不要使用throws
main()方法如果還用throws方法往上拋的話，一旦出現異常，那麼程式就會停止執行了。這種在main()方法上加
throws，在實際開發中基本不存在。
因為異常往上拋的目的，是為了提醒程式設計師在某處可能會出現異常，在可能出現時，及時處理。
4) try中某行出現異常，該行以下的程式碼都不會再執行
複製執行以下程式碼，「張三」和「王五」會被列印，「李四」不會。
public class ExceptionTest01 {
public static void main(String[] args){
try {
System.out.println("張三");
FileInputStream fis = new FileInputStream("F:\\b.txt");
System.out.println("李四");
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("王五");
}
}
5) catch中的類可以是父類別，但是一般不寫父類別，因為子類會更加精確
其實，我們在 catch( ) 的小括號的是，是可以寫成 Exception e 的（這裡應用了java的多型特性，Exception
e = new FileNotFoundException("")），而且，無論是寫 catch (FileNotFoundException e)，還是寫
catch (Exception e)，其最終列印的異常資訊是一樣的。
你會覺得，那我就寫 Exception e 就好了，多省事。
這樣寫的可讀性很差，程式設計師看程式碼的時候，不能精確地知道該異常是什麼型別，理解起來就需要更多時間。
6) catch可以多行，可以捕捉多個異常
既然throws後可以多個異常，那try catch相應的，也需要有多個catch來處理這些異常，如下。
public static void main(String[] args) {
ExceptionTest03 test03 = new ExceptionTest03();
try {
test03.getMoney(200);
}catch (NoMoneyException e) {
e.printStackTrace();
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
7) 父類別已經捕捉，子類就沒有必要在寫了
在上述的程式碼中，NoMoneyException 和 IOException 都是繼承自 Exception 類，那麼我們可以直接寫父類別
Exception。程式碼如下。與問題(5)同理，為了提高程式碼可讀性，我們一般不這麼做。
另外，如果我們捕捉了 Exception 之後，再捕捉 IOException ，就會報錯，大家自己試一下。
public static void main(String[] args) {
ExceptionTest03 test03 = new ExceptionTest03();
try {
test03.getMoney(200);
}catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
8) throw和throws的區別
這個問題，其實 圖(6) 已經很清楚了，throw是用在方法內，用來建立異常物件之後，將物件丟擲到方法體外；throws是用在方法宣告語句上，是將 throw 拋過來的異常物件，拋給該方法的呼叫者。