读完本文你将了解：

什么是异常，异常的分类有哪些？
Error 和 Exception 的区别?
常见运行时异常(RuntimeException)和检查型异常(CheckedException) 有哪些？
异常的机制(异常处理的流程)？
异常的使用方法(如何抛出异常，如何捕获异常，再次抛出异常)?
throws, throw, try, catch, finally 分别代表什么意义？
什么是“异常链”?
怎么自定义异常？
Java 异常类有哪些的重要方法？

文章出处

文章出自：安卓进阶学习指南

作者：justdoitJX, Milo

审核者:YangZhe

背景介绍

大家好，这篇文章是《安卓进阶技能树计划》的第一部分《Java 基础系列》的第二篇。

距离上一篇夯实文章《Java 基础夯实1：细谈抽象类和接口》过去了好几天，之所以这么慢，是因为我们做这个活动，除了要保证知识点的全面、完整，还想要让每一篇文章都有自己的思考，尽可能的将知识点与实践结合，努力让读者读了有所收获。每位小伙伴都有工作在身，每个知识点都需要经过思考、学习、写作、提交、审核、修改、编辑、发布等多个过程，所以整体下来时间就会慢一些，这里先向各位道歉。

《Java 基础系列》初步整理大概有 12 篇，主要内容为：

抽象类和接口
内部类
修饰符
装箱拆箱
注解
反射
泛型
异常
集合
IO
字符串
其他

由于最近 996，我约好的文章跳票了，实在不好意思（°ο°）。好在有小伙伴 justdoitJX, Milo 和 YangZhe 挺身而出，完成了这篇很棒的文章，这让我在寒冷的冬天感受到爱的温暖。有小伙伴一起学习的路，比自己独自前行要轻松多了！

这篇我们来聊聊 Java 异常。

“Java 异常” 听起来是非常普遍的东西，有些朋友会觉得：这个太基础了吧，有啥好说的，你又来糊弄我。

哈哈，和上一篇类似的对白，不是我懒，而是在整理这系列文章时，我们不仅一次地发现以前不以为然的基础知识，比自己想的要复杂的多，深刻认识到自己基础的不扎实。

如果你很自信，可以不看内容，留言回答下文章首部的那些问题，看看你水平如何 (ง •̀_•́)ง 。

言归正传。

什么是异常

异常是发生在程序执行过程中阻碍程序正常执行的错误事件；

比如打开的文件不存在、网络连接中断、操作数组越界等都会导致出现异常。

异常的分类

异常的基类为 Throwable，Error 和 Exception 都继承自 Throwable。

Error: 程序无法处理的错误。

这些错误表示故障发生于虚拟机自身、或者发生在虚拟机试图执行应用时，一般不需要程序处理。

Exception: 代码异常

这种异常分两大类 RuntimeException(运行时异常)和 CheckedException(编译时异常);

常见的 RuntimeException 有：

ArrayIndexOutOfBoundsException(数组索引越界异常)
NullPointerException(空指针异常)
ClassNotFoundException(找不到类异常)
IllegalArgumentException(非法参数异常)
SecurityException(安全性异常)

常见的 CheckedException 有：

NoSuchMethodException(方法未找到抛出的异常)
ClassCastException(类型转换异常类)
NumberFormatException(字符串转换为数字抛出的异常)
IOException(操作输入流和输出流时可能出现的异常)

Java 异常核心

关键字：try、catch 、finally 、throw 、throws 详细介绍

我们通过下面的例子分析异常代码的执行、处理机制：

public class ExceptionTest {
    public static void doWork() {
        try {
            int i = 10 / 0;    //会抛出异常
            System.out.println("i=" + i);
        } catch (ArithmeticException e) {  //捕获异常
            //捕获 ArithmeticException
            System.out.println("ArithmeticException: " + e);
        } catch (Exception e) {
            //捕获 Exception
            System.out.println("Exception: " + e + "；又抛出了");
            throw e;  //再次抛出
        } finally {
            System.out.println("finally 执行到这了");
        }
    }

    public static void mayHaveTroube() throws Exception { //throws
        //do something
    }

    public static void main(String[] args) {
        doWork();
    }
}

运行结果：

ArithmeticException: java.lang.ArithmeticException: / by zero
finally 执行到这了

Process finished with exit code 0

1）异常处理机制

我们知道除数不能为 0，上述程序执行时会出现运行时异常。

异常处理机制大致如下：

异常出现时，会像 Java 中其他对象的创建一样，使用 new 在堆上创建异常对象
然后终止当前的执行路径，并且从当前环境中弹出异常对象的引用
此时，异常机制接管程序，并开始**寻找一个恰当的地方继续执行程序**
这个恰当的地方就是异常处理程序，它的任务是将程序从错误状态中恢复，以使程序能要么换一种方式运行，要么继续下去。

2）抛出异常的方式

使用 throw 抛出异常：

throw 总是出现在函数体中，用来抛出一个 Throwable 类型的异常，例如抛出一个 IOException 类的异常对象：

throw new IOException

程序会在 throw 语句后立即终止，它后面的语句执行不到，然后在包含它的所有 try 块中（可能在上层调用函数中）从里向外寻找含有与其匹配的 catch 子句的 try 块。

使用 throws 抛出异常:

如果一个方法可能会出现异常，但没有能力处理这种异常，可以在方法声明处用 throws 子句来声明抛出异常，比如：

    public static void mayHaveTroube() throws Exception { //throws
        //do something
    }

throws 语句用在方法定义时声明该方法要抛出的异常类型，如果抛出的是 Exception 异常类型，则该方法被声明为抛出所有的异常。

多个异常可使用逗号分割，语法格式为：

methodname throws Exception1,Exception2,..,ExceptionN {
    //...
}

当方法抛出异常列表中的异常时，方法将不对这些类型及其子类类型的异常作处理，而抛向调用该方法的方法去处理。

3）重新抛出异常

有时我们会把捕获的异常重新抛出，尤其是在使用 Exception 捕获所有异常的时候，可能我们只能处理其中的一部分，另外一部分还是教给调用方来解决吧。

既然已经得到了对当前异常的引用，可以这样把它重新抛出：

 catch(Exception e){
    System.out,println("An exception was thrown");
    throw e;
}

重抛异常会把异常抛给上一级环境中的异常处理程序，同一个 try 块的后续 catch 子句将被忽略，但 finally 语句会被执行。

注意：

如果是 Error、RuntimeException 或它们的子类，那么不可使用 throws 关键字来声明要抛出的异常，虽然编译可以通过，但是在运行时会被系统抛出。
如果一个方法出现编译时异常，要么用 try-catch 语句捕获，要么用 throws 子句声明将它抛出，否则会导致编译错误。
仅当抛出了异常，该方法的调用者才必须处理或者重新抛出该异常。
调用方法必须遵循任何可查异常的处理和声明规则。若覆盖一个方法，则不能声明与覆盖方法不同的异常。声明的任何异常必须是被覆盖方法所声明异常的同类或子类。

4）捕获异常

在 Java 中，异常通过 ``try-catch 语句捕获，其语法形式为：

 try {  
    // 可能会发生异常的程序代码  
} catch (Type1 id1){  
    // 捕获并处置try抛出的异常类型Type1  
}  
catch (Type2 id2){  
     //捕获并处置try抛出的异常类型Type2  
}

异常处理程序必须紧跟在 try 块之后。

当异常被抛出时，异常处理机制将负责搜寻参数与异常类型想匹配的第一个处理程序。

然后进入 catch 子句执行，此时认为异常的得到了处理。

一旦 catch 子句结束，则处理程序的查找过程结束。只有匹配的 catch 子句才能得到执行。

可以写一个 Exception 异常处理程序来捕获所有类型的异常。

 catch(Exception e){
    System.out.println("Caught an exception");
}

这将捕获所有异常，所以最好把它放在程序列表的末尾，以防它抢在其他处理程序之前先把异常捕获了。

因为 Exception 是与编程有关的所有异常类的基类，所以他不会含有太多具体的信息，不过我们可以调用它从其基类 Throwable 继承的方法：

String getMessage()
 
String getLocalizedMessage()

用来获取详细信息，或用本地语言表示的详细信息。

String toString()

返回对Throwable的简单描述，要是有详细信息的话，也会把它包含在内。

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

打印 Throwable 和 Throwable 的调用栈轨迹。其中第一个版本输出到标准错误，后两个版本允许选择输出的流。

Throwable fillInStackTrace()

用于在 Throwable 对象的内部记录栈帧的当前状态。这在程序重新抛出错误或异常时很有用。

此外，也可以使用 Throwable 从基类 Object 继承的方法。

5）异常链

我们常常会想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，这被称为异常链。

现在所有 Throwable 的子类在构造器中都可以接受一个 cause(异常因由)对象作为参数。

这个 cause 就用来表示原始异常，这样通过把原始异常传递给新的异常，使得即使当前位置创建并抛出了新的异常，也能通过这个异常链追踪到异常最初发生的位置。

6）finally

敲黑板，这一部分是常考重点。

无论是否捕获或处理异常，finally 块里的语句都会被执行，甚至在异常没有被当前的异常处理程序捕获的情况下，异常处理机制也会在跳到更高一层的异常处理程序之前，执行 finally 子句，当涉及 break 及 continue 语句的时候，finally 子句也会得到执行。

当要把除内存之外的资源恢复到它们的初始状态时，就要用到 finally 子句，如已经打开的文件或网络连接，在屏幕上画的图形，甚至可以是外部世界的某个开关。

当在 try 块或 catch 块中遇到 return 语句时，finally 语句块将在方法返回之前被执行。

在以下 4 种特殊情况下，finally 块不会被执行：

在 finally 语句块中发生了异常。
在前面的代码中用了 System.exit() 退出程序。
程序所在的线程死亡。
关闭 CPU。

如何自定义异常

自定义异常通常是定义一个继承自 Exception 类的子类。

一般情况下我们为了统一捕获处理当前工程项目中的异常，都会直接继承自 Exception 类，在其中保存要记录的异常信息，而不会继承某个运行时的异常类。

比如这样：

public class MyException extends Exception{

    String deviceInfo;  //记录一些核心信息
    
    public MyException() {
    }

    public MyException(String message) {
        super(message);
    }

    public MyException(String message, Throwable cause) {
        super(message, cause);
    }

    public MyException(Throwable cause) {
        super(cause);
    }

}

    public void test2() throws MyException {
        //do something
        throw new MyException("");
    }

    public void test3() {
        //do something
        try {
            throw new MyException("");
        } catch (MyException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

总结

Java 异常是 Java 提供的一种识别及响应错误的一致性机制。

Java 异常机制可以使程序中异常处理代码和正常业务代码分离，降低耦合度。保证程序代码更加优雅，并提高程序健壮性。

在有效使用异常的情况下，它能清晰地回答异常 what, where, why 这3个问题：

异常类型回答了“什么”被抛出
异常堆栈跟踪回答了“在哪“抛出
异常信息回答了“为什么“会抛出

本文向读者介绍如何编写正确的异常处理程序，并解释了当方法出问题的时候，异常如何处理以及如何产生自定义异常等。

这个系列的目的是帮助大家系统、完整的打好基础、逐渐深入学习，如果你对这些已经很熟了，请不要吝啬你的评价，多多指出问题，我们一起做的更好！

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面试常客：谈谈你对 Java 异常的理解