Java中的異常（Exception）：什麼是異常？異常產生的原因及常見的幾種異常型別

Java 中的異常（Exception）又稱為例外，是一個在程式執行期間發生的事件，它中斷正在執行程式的正常指令流。為了能夠及時有效地處理程式中的執行錯誤，必須使用異常類。

異常簡介

在程式中，錯誤可能產生於程式設計師沒有預料到的各種情況，或者超出程式設計師可控範圍的環境，例如使用者的壞資料、試圖開啟一個不存在的檔案等。為了能夠及時有效地處理程式中的執行錯誤，Java 專門引入了異常類。

例 1

為了更好地理解什麼是異常，下面來看一段非常簡單的 Java 程式。下面的範例程式碼實現了允許使用者輸入 1~3 以內的整數，其他情況提示輸入錯誤。

import java.util.Scanner;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("請輸入您的選擇：（1~3 之間的整數）");
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        int num = input.nextInt();
        switch (num) {
        case 1:
            System.out.println("one");
            break;
        case 2:
            System.out.println("two");
            break;
        case 3:
            System.out.println("three");
            break;
        default:
            System.out.println("error");
            break;
        }
    }
}

正常情況下，使用者會按照系統的提示輸入 1~3 之間的數位。但是，如果使用者沒有按要求進行輸入，例如輸入了一個字母“a”，則程式在執行時將會發生異常，執行結果如下所示。

請輸入您的選擇：（1~3 之間的整數）
a
Exception in thread "main" java.util.InputMismatchException
        at java.util.Scanner.throwFor(Unknown Source)
        at java.util.Scanner.next(Unknown Source)
        at java.util.Scanner.nextInt(Unknown Source)
        at java.util.Scanner.nextInt(Unknown Source)
        at text.text.main(text.java:11)

異常產生的原因及使用原則

在 Java 中一個異常的產生，主要有如下三種原因：

1. Java 內部錯誤發生異常，Java 虛擬機器產生的異常。
2. 編寫的程式程式碼中的錯誤所產生的異常，例如空指標異常、陣列越界異常等。這種異常稱為未檢査的異常，一般需要在某些類中集中處理這些異常。
3. 通過 throw 語句手動生成的異常，這種異常稱為檢査的異常，一般用來告知該方法的呼叫者一些必要的資訊。

Java 通過物件導向的方法來處理異常。在一個方法的執行過程中，如果發生了異常，則這個方法會產生代表該異常的一個物件，並把它交給執行時的系統，執行時系統尋找相應的程式碼來處理這一異常。

我們把生成異常物件，並把它提交給執行時系統的過程稱為拋出（throw）異常。執行時系統在方法的呼叫棧中查詢，直到找到能夠處理該型別異常的物件，這一個過程稱為捕獲（catch）異常。

Java 異常強制使用者考慮程式的強健性和安全性。例外處理不應用來控制程式的正常流程，其主要作用是捕獲程式在執行時發生的異常並進行相應處理。編寫程式碼處理某個方法可能出現的異常，可遵循如下三個原則：

1. 在當前方法宣告中使用 try catch 語句捕獲異常。
2. 一個方法被覆蓋時，覆蓋它的方法必須拋出相同的異常或異常的子類。
3. 如果父類別丟擲多個異常，則覆蓋方法必須拋出那些異常的一個子集，而不能拋出新異常。

異常型別

在 Java 中所有異常型別都是內建類 java.lang.Throwable 類的子類，即 Throwable 位於異常類層次結構的頂層。Throwable 類下有兩個異常分支 Exception 和 Error，如圖 1 所示。

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