Java異常簡介

Java異常是Java提供的一種識別及響應(yīng)錯誤的一致性機制。

Java異常機制可以使程序中異常處理代碼和正常業(yè)務(wù)代碼分離，保證程序代碼更加優(yōu)雅，并提高程序健壯性。在有效使用異常的情況下，異常能清晰的回答what, where, why這3個問題：異常類型回答了“什么”被拋出，異常堆棧跟蹤回答了“在哪”拋出，異常信息回答了“為什么”會拋出。

Java異常架構(gòu)

1. Throwable

Throwable 是 Java 語言中所有錯誤與異常的超類。

Throwable 包含兩個子類：Error（錯誤）和 Exception（異常），它們通常用于指示發(fā)生了異常情況。

Throwable 包含了其線程創(chuàng)建時線程執(zhí)行堆棧的快照，它提供了 printStackTrace() 等接口用于獲取堆棧跟蹤數(shù)據(jù)等信息。

2. Error（錯誤）

定義：Error 類及其子類。程序中無法處理的錯誤，表示運行應(yīng)用程序中出現(xiàn)了嚴重的錯誤。

特點：此類錯誤一般表示代碼運行時 JVM 出現(xiàn)問題。通常有 Virtual MachineError（虛擬機運行錯誤）、NoClassDefFoundError（類定義錯誤）等。比如 OutOfMemoryError：內(nèi)存不足錯誤；StackOverflowError：棧溢出錯誤。此類錯誤發(fā)生時，JVM 將終止線程。

這些錯誤是不受檢異常，非代碼性錯誤。因此，當此類錯誤發(fā)生時，應(yīng)用程序不應(yīng)該去處理此類錯誤。按照Java慣例，我們是不應(yīng)該實現(xiàn)任何新的Error子類的！

3. Exception（異常）

程序本身可以捕獲并且可以處理的異常。Exception 這種異常又分為兩類：運行時異常和編譯時異常。

運行時異常

定義：RuntimeException 類及其子類，表示 JVM 在運行期間可能出現(xiàn)的異常。

特點：Java 編譯器不會檢查它。也就是說，當程序中可能出現(xiàn)這類異常時，倘若既"沒有通過throws聲明拋出它"，也"沒有用try-catch語句捕獲它"，還是會編譯通過。比如NullPointerException空指針異常、ArrayIndexOutBoundException數(shù)組下標越界異常、ClassCastException類型轉(zhuǎn)換異常、ArithmeticExecption算術(shù)異常。

此類異常屬于不受檢異常，一般是由程序邏輯錯誤引起的，在程序中可以選擇捕獲處理，也可以不處理。雖然 Java 編譯器不會檢查運行時異常，但是我們也可以通過 throws 進行聲明拋出，也可以通過 try-catch 對它進行捕獲處理。如果產(chǎn)生運行時異常，則需要通過修改代碼來進行避免。例如，若會發(fā)生除數(shù)為零的情況，則需要通過代碼避免該情況的發(fā)生！

RuntimeException 異常會由 Java 虛擬機自動拋出并自動捕獲（就算我們沒寫異常捕獲語句運行時也會拋出錯誤！?。?，此類異常的出現(xiàn)絕大數(shù)情況是代碼本身有問題應(yīng)該從邏輯上去解決并改進代碼。

編譯時異常

定義: Exception 中除 RuntimeException 及其子類之外的異常。

特點: Java 編譯器會檢查它。如果程序中出現(xiàn)此類異常，比如 ClassNotFoundException（沒有找到指定的類異常），IOException（IO流異常），要么通過throws進行聲明拋出，要么通過try-catch進行捕獲處理，否則不能通過編譯。在程序中，通常不會自定義該類異常，而是直接使用系統(tǒng)提供的異常類。該異常我們必須手動在代碼里添加捕獲語句來處理該異常。

4. 受檢異常與非受檢異常

Java 的所有異?？梢苑譃槭軝z異常（checked exception）和非受檢異常（unchecked exception）。

受檢異常

編譯器要求必須處理的異常。正確的程序在運行過程中，經(jīng)常容易出現(xiàn)的、符合預(yù)期的異常情況。一旦發(fā)生此類異常，就必須采用某種方式進行處理。除 RuntimeException 及其子類外，其他的 Exception 異常都屬于受檢異常。編譯器會檢查此類異常，也就是說當編譯器檢查到應(yīng)用中的某處可能會此類異常時，將會提示你處理本異?！词褂胻ry-catch捕獲，要么使用方法簽名中用 throws 關(guān)鍵字拋出，否則編譯不通過。

非受檢異常

編譯器不會進行檢查并且不要求必須處理的異常，也就說當程序中出現(xiàn)此類異常時，即使我們沒有try-catch捕獲它，也沒有使用throws拋出該異常，編譯也會正常通過。該類異常包括運行時異常（RuntimeException極其子類）和錯誤（Error）。

Java異常關(guān)鍵字

• try – 用于監(jiān)聽。將要被監(jiān)聽的代碼(可能拋出異常的代碼)放在try語句塊之內(nèi)，當try語句塊內(nèi)發(fā)生異常時，異常就被拋出。
• catch – 用于捕獲異常。catch用來捕獲try語句塊中發(fā)生的異常。
• finally – finally語句塊總是會被執(zhí)行。它主要用于回收在try塊里打開的物力資源(如數(shù)據(jù)庫連接、網(wǎng)絡(luò)連接和磁盤文件)。只有finally塊，執(zhí)行完成之后，才會回來執(zhí)行try或者catch塊中的return或者throw語句，如果finally中使用了return或者throw等終止方法的語句，則就不會跳回執(zhí)行，直接停止。
• throw – 用于拋出異常。
• throws – 用在方法簽名中，用于聲明該方法可能拋出的異常。

Java異常處理

Java 通過面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM行異常處理，一旦方法拋出異常，系統(tǒng)自動根據(jù)該異常對象尋找合適異常處理器（Exception Handler）來處理該異常，把各種不同的異常進行分類，并提供了良好的接口。

在 Java 中，每個異常都是一個對象，它是 Throwable 類或其子類的實例。當一個方法出現(xiàn)異常后便拋出一個異常對象，該對象中包含有異常信息，調(diào)用這個對象的方法可以捕獲到這個異常并可以對其進行處理。Java 的異常處理是通過 5 個關(guān)鍵詞來實現(xiàn)的：try、catch、throw、throws 和 finally。

在Java應(yīng)用中，異常的處理機制分為聲明異常，拋出異常和捕獲異常。

聲明異常

通常，應(yīng)該捕獲那些知道如何處理的異常，將不知道如何處理的異常繼續(xù)傳遞下去。傳遞異?？梢栽诜椒ê灻幨褂?throws 關(guān)鍵字聲明可能會拋出的異常。

注意

• 非檢查異常（Error、RuntimeException 或它們的子類）不可使用 throws 關(guān)鍵字來聲明要拋出的異常。
• 一個方法出現(xiàn)編譯時異常，就需要 try-catch/ throws 處理，否則會導(dǎo)致編譯錯誤。拋出異常

如果你覺得解決不了某些異常問題，且不需要調(diào)用者處理，那么你可以拋出異常。

throw關(guān)鍵字作用是在方法內(nèi)部拋出一個Throwable類型的異常。任何Java代碼都可以通過throw語句拋出異常。

捕獲異常

程序通常在運行之前不報錯，但是運行后可能會出現(xiàn)某些未知的錯誤，但是還不想直接拋出到上一級，那么就需要通過try…catch…的形式進行異常捕獲，之后根據(jù)不同的異常情況來進行相應(yīng)的處理。

如何選擇異常類型

可以根據(jù)下圖來選擇是捕獲異常，聲明異常還是拋出異常

常見異常處理方式

直接拋出異常

通常，應(yīng)該捕獲那些知道如何處理的異常，將不知道如何處理的異常繼續(xù)傳遞下去。傳遞異?？梢栽诜椒ê灻幨褂?throws 關(guān)鍵字聲明可能會拋出的異常。

private?static?void?readFile(String?filePath)?throws?IOException?{
????File?file?=?new?File(filePath);
????String?result;
????BufferedReader?reader?=?new?BufferedReader(new?FileReader(file));
????while((result?=?reader.readLine())!=null)?{
????????System.out.println(result);
????}
????reader.close();
}

封裝異常再拋出

有時我們會從 catch 中拋出一個異常，目的是為了改變異常的類型。多用于在多系統(tǒng)集成時，當某個子系統(tǒng)故障，異常類型可能有多種，可以用統(tǒng)一的異常類型向外暴露，不需暴露太多內(nèi)部異常細節(jié)。

private?static?void?readFile(String?filePath)?throws?MyException?{????
????try?{
????????//?code
????}?catch?(IOException?e)?{
????????MyException?ex?=?new?MyException("read?file?failed.");
????????ex.initCause(e);
????????throw?ex;
????}
}

捕獲異常

在一個 try-catch 語句塊中可以捕獲多個異常類型，并對不同類型的異常做出不同的處理

private?static?void?readFile(String?filePath)?{
????try?{
????????//?code
????}?catch?(FileNotFoundException?e)?{
????????//?handle?FileNotFoundException
????}?catch?(IOException?e){
????????//?handle?IOException
????}
}

同一個 catch 也可以捕獲多種類型異常，用 | 隔開

private?static?void?readFile(String?filePath)?{
????try?{
????????//?code
????}?catch?(FileNotFoundException?|?UnknownHostException?e)?{
????????//?handle?FileNotFoundException?or?UnknownHostException
????}?catch?(IOException?e){
????????//?handle?IOException
????}
}

自定義異常

習(xí)慣上，定義一個異常類應(yīng)包含兩個構(gòu)造函數(shù)，一個無參構(gòu)造函數(shù)和一個帶有詳細描述信息的構(gòu)造函數(shù)（Throwable 的 toString 方法會打印這些詳細信息，調(diào)試時很有用）

public?class?MyException?extends?Exception?{
????public?MyException(){?}
????public?MyException(String?msg){
????????super(msg);
????}
????//?...
}

try-catch-finally

當方法中發(fā)生異常，異常處之后的代碼不會再執(zhí)行，如果之前獲取了一些本地資源需要釋放，則需要在方法正常結(jié)束時和 catch 語句中都調(diào)用釋放本地資源的代碼，顯得代碼比較繁瑣，finally 語句可以解決這個問題。

private?static?void?readFile(String?filePath)?throws?MyException?{
????File?file?=?new?File(filePath);
????String?result;
????BufferedReader?reader?=?null;
????try?{
????????reader?=?new?BufferedReader(new?FileReader(file));
????????while((result?=?reader.readLine())!=null)?{
????????????System.out.println(result);
????????}
????}?catch?(IOException?e)?{
????????System.out.println("readFile?method?catch?block.");
????????MyException?ex?=?new?MyException("read?file?failed.");
????????ex.initCause(e);
????????throw?ex;
????}?finally?{
????????System.out.println("readFile?method?finally?block.");
????????if?(null?!=?reader)?{
????????????try?{
????????????????reader.close();
????????????}?catch?(IOException?e)?{
????????????????e.printStackTrace();
????????????}
????????}
????}
}

調(diào)用該方法時，讀取文件時若發(fā)生異常，代碼會進入 catch 代碼塊，之后進入 finally 代碼塊；若讀取文件時未發(fā)生異常，則會跳過 catch 代碼塊直接進入 finally 代碼塊。所以無論代碼中是否發(fā)生異常，fianlly 中的代碼都會執(zhí)行。

若 catch 代碼塊中包含 return 語句，finally 中的代碼還會執(zhí)行嗎？將以上代碼中的 catch 子句修改如下：

catch?(IOException?e)?{
????System.out.println("readFile?method?catch?block.");
????return;
}

調(diào)用 readFile 方法，觀察當 catch 子句中調(diào)用 return 語句時，finally 子句是否執(zhí)行

readFile?method?catch?block.
readFile?method?finally?block.

可見，即使 catch 中包含了 return 語句，finally 子句依然會執(zhí)行。若 finally 中也包含 return 語句，finally 中的 return 會覆蓋前面的 return.

try-with-resource

上面例子中，finally 中的 close 方法也可能拋出 IOException, 從而覆蓋了原始異常。JAVA 7 提供了更優(yōu)雅的方式來實現(xiàn)資源的自動釋放，自動釋放的資源需要是實現(xiàn)了 AutoCloseable 接口的類。

private??static?void?tryWithResourceTest(){
????try?(Scanner?scanner?=?new?Scanner(new?FileInputStream("c:/abc"),"UTF-8")){
????????//?code
????}?catch?(IOException?e){
????????//?handle?exception
????}
}

try 代碼塊退出時，會自動調(diào)用 scanner.close 方法，和把 scanner.close 方法放在 finally 代碼塊中不同的是，若 scanner.close 拋出異常，則會被抑制，拋出的仍然為原始異常。被抑制的異常會由 addSusppressed 方法添加到原來的異常，如果想要獲取被抑制的異常列表，可以調(diào)用 getSuppressed 方法來獲取。

Java異常常見面試題

1. Error 和 Exception 區(qū)別是什么？

Error 類型的錯誤通常為虛擬機相關(guān)錯誤，如系統(tǒng)崩潰，內(nèi)存不足，堆棧溢出等，編譯器不會對這類錯誤進行檢測，JAVA 應(yīng)用程序也不應(yīng)對這類錯誤進行捕獲，一旦這類錯誤發(fā)生，通常應(yīng)用程序會被終止，僅靠應(yīng)用程序本身無法恢復(fù)；

Exception 類的錯誤是可以在應(yīng)用程序中進行捕獲并處理的，通常遇到這種錯誤，應(yīng)對其進行處理，使應(yīng)用程序可以繼續(xù)正常運行。

2. 運行時異常和一般異常(受檢異常)區(qū)別是什么？

運行時異常包括 RuntimeException 類及其子類，表示 JVM 在運行期間可能出現(xiàn)的異常。Java 編譯器不會檢查運行時異常。

受檢異常是Exception 中除 RuntimeException 及其子類之外的異常。Java 編譯器會檢查受檢異常。

RuntimeException異常和受檢異常之間的區(qū)別：是否強制要求調(diào)用者必須處理此異常，如果強制要求調(diào)用者必須進行處理，那么就使用受檢異常，否則就選擇非受檢異常(RuntimeException)。一般來講，如果沒有特殊的要求，我們建議使用RuntimeException異常。

3. JVM 是如何處理異常的？

在一個方法中如果發(fā)生異常，這個方法會創(chuàng)建一個異常對象，并轉(zhuǎn)交給 JVM，該異常對象包含異常名稱，異常描述以及異常發(fā)生時應(yīng)用程序的狀態(tài)。創(chuàng)建異常對象并轉(zhuǎn)交給 JVM 的過程稱為拋出異常?？赡苡幸幌盗械姆椒ㄕ{(diào)用，最終才進入拋出異常的方法，這一系列方法調(diào)用的有序列表叫做調(diào)用棧。

JVM 會順著調(diào)用棧去查找看是否有可以處理異常的代碼，如果有，則調(diào)用異常處理代碼。當 JVM 發(fā)現(xiàn)可以處理異常的代碼時，會把發(fā)生的異常傳遞給它。如果 JVM 沒有找到可以處理該異常的代碼塊，JVM 就會將該異常轉(zhuǎn)交給默認的異常處理器（默認處理器為 JVM 的一部分），默認異常處理器打印出異常信息并終止應(yīng)用程序。

4. throw 和 throws 的區(qū)別是什么？

Java 中的異常處理除了包括捕獲異常和處理異常之外，還包括聲明異常和拋出異常，可以通過 throws 關(guān)鍵字在方法上聲明該方法要拋出的異常，或者在方法內(nèi)部通過 throw 拋出異常對象。

throws 關(guān)鍵字和 throw 關(guān)鍵字在使用上的幾點區(qū)別如下：

• throw 關(guān)鍵字用在方法內(nèi)部，只能用于拋出一種異常，用來拋出方法或代碼塊中的異常，受查異常和非受查異常都可以被拋出。
• throws 關(guān)鍵字用在方法聲明上，可以拋出多個異常，用來標識該方法可能拋出的異常列表。一個方法用 throws 標識了可能拋出的異常列表，調(diào)用該方法的方法中必須包含可處理異常的代碼，否則也要在方法簽名中用 throws 關(guān)鍵字聲明相應(yīng)的異常。

5. final、finally、finalize 有什么區(qū)別？

• final可以修飾類、變量、方法，修飾類表示該類不能被繼承、修飾方法表示該方法不能被重寫、修飾變量表示該變量是一個常量不能被重新賦值。
• finally一般作用在try-catch代碼塊中，在處理異常的時候，通常我們將一定要執(zhí)行的代碼方法finally代碼塊中，表示不管是否出現(xiàn)異常，該代碼塊都會執(zhí)行，一般用來存放一些關(guān)閉資源的代碼。
• finalize是一個方法，屬于Object類的一個方法，而Object類是所有類的父類，Java 中允許使用 finalize()方法在垃圾收集器將對象從內(nèi)存中清除出去之前做必要的清理工作。

6. NoClassDefFoundError 和 ClassNotFoundException 區(qū)別？

NoClassDefFoundError 是一個 Error 類型的異常，是由 JVM 引起的，不應(yīng)該嘗試捕獲這個異常。

引起該異常的原因是 JVM 或 ClassLoader 嘗試加載某類時在內(nèi)存中找不到該類的定義，該動作發(fā)生在運行期間，即編譯時該類存在，但是在運行時卻找不到了，可能是變異后被刪除了等原因?qū)е拢?/p>

ClassNotFoundException 是一個受查異常，需要顯式地使用 try-catch 對其進行捕獲和處理，或在方法簽名中用 throws 關(guān)鍵字進行聲明。當使用 Class.forName, ClassLoader.loadClass 或 ClassLoader.findSystemClass 動態(tài)加載類到內(nèi)存的時候，通過傳入的類路徑參數(shù)沒有找到該類，就會拋出該異常；另一種拋出該異常的可能原因是某個類已經(jīng)由一個類加載器加載至內(nèi)存中，另一個加載器又嘗試去加載它。

7. try-catch-finally 中哪個部分可以省略？

答：catch 可以省略

原因

更為嚴格的說法其實是：try只適合處理運行時異常，try+catch適合處理運行時異常+普通異常。也就是說，如果你只用try去處理普通異常卻不加以catch處理，編譯是通不過的，因為編譯器硬性規(guī)定，普通異常如果選擇捕獲，則必須用catch顯示聲明以便進一步處理。而運行時異常在編譯時沒有如此規(guī)定，所以catch可以省略，你加上catch編譯器也覺得無可厚非。

理論上，編譯器看任何代碼都不順眼，都覺得可能有潛在的問題，所以你即使對所有代碼加上try，代碼在運行期時也只不過是在正常運行的基礎(chǔ)上加一層皮。但是你一旦對一段代碼加上try，就等于顯示地承諾編譯器，對這段代碼可能拋出的異常進行捕獲而非向上拋出處理。如果是普通異常，編譯器要求必須用catch捕獲以便進一步處理；如果運行時異常，捕獲然后丟棄并且+finally掃尾處理，或者加上catch捕獲以便進一步處理。

至于加上finally，則是在不管有沒捕獲異常，都要進行的“掃尾”處理。

8. try-catch-finally 中，如果 catch 中 return 了，finally 還會執(zhí)行嗎？

答：會執(zhí)行，在 return 前執(zhí)行。

注意：在 finally 中改變返回值的做法是不好的，因為如果存在 finally 代碼塊，try中的 return 語句不會立馬返回調(diào)用者，而是記錄下返回值待 finally 代碼塊執(zhí)行完畢之后再向調(diào)用者返回其值，然后如果在 finally 中修改了返回值，就會返回修改后的值。顯然，在 finally 中返回或者修改返回值會對程序造成很大的困擾，C#中直接用編譯錯誤的方式來阻止程序員干這種齷齪的事情，Java 中也可以通過提升編譯器的語法檢查級別來產(chǎn)生警告或錯誤。

代碼示例1：

public?static?int?getInt()?{
????int?a?=?10;
????try?{
????????System.out.println(a?/?0);
????????a?=?20;
????}?catch?(ArithmeticException?e)?{
????????a?=?30;
????????return?a;
????????/*
?????????* return a 在程序執(zhí)行到這一步的時候，這里不是return a 而是 return 30；這個返回路徑就形成了
?????????*?但是呢，它發(fā)現(xiàn)后面還有finally，所以繼續(xù)執(zhí)行finally的內(nèi)容，a=40
?????????*?再次回到以前的路徑,繼續(xù)走return?30，形成返回路徑之后，這里的a就不是a變量了，而是常量30
?????????*/
????}?finally?{
????????a?=?40;
????}
?return?a;
}

執(zhí)行結(jié)果：30

代碼示例2：

public?static?int?getInt()?{
????int?a?=?10;
????try?{
????????System.out.println(a?/?0);
????????a?=?20;
????}?catch?(ArithmeticException?e)?{
????????a?=?30;
????????return?a;
????}?finally?{
????????a?=?40;
????????//如果這樣，就又重新形成了一條返回路徑，由于只能通過1個return返回，所以這里直接返回40
????????return?a;?
????}

}

執(zhí)行結(jié)果：40

9. 類 ExampleA 繼承 Exception，類 ExampleB 繼承ExampleA。

有如下代碼片斷：

try?{
?throw?new?ExampleB("b")
}?catch（ExampleA?e）{
?System.out.println("ExampleA");
}?catch（Exception?e）{
?System.out.println("Exception");
}

請問執(zhí)行此段代碼的輸出是什么？

答：

輸出：ExampleA。（根據(jù)里氏代換原則[能使用父類型的地方一定能使用子類型]，抓取 ExampleA 類型異常的 catch 塊能夠抓住 try 塊中拋出的 ExampleB 類型的異常）

面試題 - 說出下面代碼的運行結(jié)果。（此題的出處是《Java 編程思想》一書）

class?Annoyance?extends?Exception?{
}
class?Sneeze?extends?Annoyance?{
}
class?Human?{
?public?static?void?main(String[]?args)
?throws?Exception?{
??try?{
???try?{
????throw?new?Sneeze();
???}?catch?(?Annoyance?a?)?{
????System.out.println("Caught?Annoyance");
????throw?a;
???}
??}?catch?(?Sneeze?s?)?{
???System.out.println("Caught?Sneeze");
???return?;
??}?finally?{
???System.out.println("Hello?World!");
??}
?}
}

結(jié)果

Caught?Annoyance
Caught?Sneeze
Hello?World!

10. 常見的 RuntimeException 有哪些？

• ClassCastException(類轉(zhuǎn)換異常)
• IndexOutOfBoundsException(數(shù)組越界)
• NullPointerException(空指針)
• ArrayStoreException(數(shù)據(jù)存儲異常，操作數(shù)組時類型不一致)
• 還有IO操作的BufferOverflowException異常

11. Java常見異常有哪些

java.lang.IllegalAccessError：違法訪問錯誤。當一個應(yīng)用試圖訪問、修改某個類的域（Field）或者調(diào)用其方法，但是又違反域或方法的可見性聲明，則拋出該異常。

java.lang.InstantiationError：實例化錯誤。當一個應(yīng)用試圖通過Java的new操作符構(gòu)造一個抽象類或者接口時拋出該異常.

java.lang.OutOfMemoryError：內(nèi)存不足錯誤。當可用內(nèi)存不足以讓Java虛擬機分配給一個對象時拋出該錯誤。

java.lang.StackOverflowError：堆棧溢出錯誤。當一個應(yīng)用遞歸調(diào)用的層次太深而導(dǎo)致堆棧溢出或者陷入死循環(huán)時拋出該錯誤。

java.lang.ClassCastException：類造型異常。假設(shè)有類A和B（A不是B的父類或子類），O是A的實例，那么當強制將O構(gòu)造為類B的實例時拋出該異常。該異常經(jīng)常被稱為強制類型轉(zhuǎn)換異常。

java.lang.ClassNotFoundException：找不到類異常。當應(yīng)用試圖根據(jù)字符串形式的類名構(gòu)造類，而在遍歷CLASSPAH之后找不到對應(yīng)名稱的class文件時，拋出該異常。

java.lang.ArithmeticException：算術(shù)條件異常。譬如：整數(shù)除零等。

java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException：數(shù)組索引越界異常。當對數(shù)組的索引值為負數(shù)或大于等于數(shù)組大小時拋出。

java.lang.IndexOutOfBoundsException：索引越界異常。當訪問某個序列的索引值小于0或大于等于序列大小時，拋出該異常。

java.lang.InstantiationException：實例化異常。當試圖通過newInstance()方法創(chuàng)建某個類的實例，而該類是一個抽象類或接口時，拋出該異常。

java.lang.NoSuchFieldException：屬性不存在異常。當訪問某個類的不存在的屬性時拋出該異常。

java.lang.NoSuchMethodException：方法不存在異常。當訪問某個類的不存在的方法時拋出該異常。

java.lang.NullPointerException：空指針異常。當應(yīng)用試圖在要求使用對象的地方使用了null時，拋出該異常。譬如：調(diào)用null對象的實例方法、訪問null對象的屬性、計算null對象的長度、使用throw語句拋出null等等。

java.lang.NumberFormatException：數(shù)字格式異常。當試圖將一個String轉(zhuǎn)換為指定的數(shù)字類型，而該字符串確不滿足數(shù)字類型要求的格式時，拋出該異常。

java.lang.StringIndexOutOfBoundsException：字符串索引越界異常。當使用索引值訪問某個字符串中的字符，而該索引值小于0或大于等于序列大小時，拋出該異常。

Java異常處理最佳實踐

在 Java 中處理異常并不是一個簡單的事情。不僅僅初學(xué)者很難理解，即使一些有經(jīng)驗的開發(fā)者也需要花費很多時間來思考如何處理異常，包括需要處理哪些異常，怎樣處理等等。這也是絕大多數(shù)開發(fā)團隊都會制定一些規(guī)則來規(guī)范進行異常處理的原因。而團隊之間的這些規(guī)范往往是截然不同的。

本文給出幾個被很多團隊使用的異常處理最佳實踐。

1. 在 finally 塊中清理資源或者使用 try-with-resource 語句

當使用類似InputStream這種需要使用后關(guān)閉的資源時，一個常見的錯誤就是在try塊的最后關(guān)閉資源。

public?void?doNotCloseResourceInTry()?{
????FileInputStream?inputStream?=?null;
????try?{
????????File?file?=?new?File("./tmp.txt");
????????inputStream?=?new?FileInputStream(file);
????????//?use?the?inputStream?to?read?a?file
????????//?do?NOT?do?this
????????inputStream.close();
????}?catch?(FileNotFoundException?e)?{
????????log.error(e);
????}?catch?(IOException?e)?{
????????log.error(e);
????}
}

問題就是，只有沒有異常拋出的時候，這段代碼才可以正常工作。try 代碼塊內(nèi)代碼會正常執(zhí)行，并且資源可以正常關(guān)閉。但是，使用 try 代碼塊是有原因的，一般調(diào)用一個或多個可能拋出異常的方法，而且，你自己也可能會拋出一個異常，這意味著代碼可能不會執(zhí)行到 try 代碼塊的最后部分。結(jié)果就是，你并沒有關(guān)閉資源。

所以，你應(yīng)該把清理工作的代碼放到 finally 里去，或者使用 try-with-resource 特性。

1.1 使用 finally 代碼塊

與前面幾行 try 代碼塊不同，finally 代碼塊總是會被執(zhí)行。不管 try 代碼塊成功執(zhí)行之后還是你在 catch 代碼塊中處理完異常后都會執(zhí)行。因此，你可以確保你清理了所有打開的資源。

public?void?closeResourceInFinally()?{
????FileInputStream?inputStream?=?null;
????try?{
????????File?file?=?new?File("./tmp.txt");
????????inputStream?=?new?FileInputStream(file);
????????//?use?the?inputStream?to?read?a?file
????}?catch?(FileNotFoundException?e)?{
????????log.error(e);
????}?finally?{
????????if?(inputStream?!=?null)?{
????????????try?{
????????????????inputStream.close();
????????????}?catch?(IOException?e)?{
????????????????log.error(e);
????????????}
????????}
????}
}

1.2 Java 7 的 try-with-resource 語法

如果你的資源實現(xiàn)了 AutoCloseable 接口，你可以使用這個語法。大多數(shù)的 Java 標準資源都繼承了這個接口。當你在 try 子句中打開資源，資源會在 try 代碼塊執(zhí)行后或異常處理后自動關(guān)閉。

public?void?automaticallyCloseResource()?{
????File?file?=?new?File("./tmp.txt");
????try?(FileInputStream?inputStream?=?new?FileInputStream(file);)?{
????????//?use?the?inputStream?to?read?a?file
????}?catch?(FileNotFoundException?e)?{
????????log.error(e);
????}?catch?(IOException?e)?{
????????log.error(e);
????}
}

2. 優(yōu)先明確的異常

你拋出的異常越明確越好，永遠記住，你的同事或者幾個月之后的你，將會調(diào)用你的方法并且處理異常。

因此需要保證提供給他們盡可能多的信息。這樣你的 API 更容易被理解。你的方法的調(diào)用者能夠更好的處理異常并且避免額外的檢查。

因此，總是嘗試尋找最適合你的異常事件的類，例如，拋出一個 NumberFormatException 來替換一個 IllegalArgumentException 。避免拋出一個不明確的異常。

public?void?doNotDoThis()?throws?Exception?{
????...
}
public?void?doThis()?throws?NumberFormatException?{
????...
}

3. 對異常進行文檔說明

當在方法上聲明拋出異常時，也需要進行文檔說明。目的是為了給調(diào)用者提供盡可能多的信息，從而可以更好地避免或處理異常。

在 Javadoc 添加 @throws 聲明，并且描述拋出異常的場景。

public?void?doSomething(String?input)?throws?MyBusinessException?{
????...
}

4. 使用描述性消息拋出異常

在拋出異常時，需要盡可能精確地描述問題和相關(guān)信息，這樣無論是打印到日志中還是在監(jiān)控工具中，都能夠更容易被人閱讀，從而可以更好地定位具體錯誤信息、錯誤的嚴重程度等。

但這里并不是說要對錯誤信息長篇大論，因為本來 Exception 的類名就能夠反映錯誤的原因，因此只需要用一到兩句話描述即可。

如果拋出一個特定的異常，它的類名很可能已經(jīng)描述了這種錯誤。所以，你不需要提供很多額外的信息。一個很好的例子是 NumberFormatException 。當你以錯誤的格式提供 String 時，它將被 java.lang.Long 類的構(gòu)造函數(shù)拋出。

try?{
????new?Long("xyz");
}?catch?(NumberFormatException?e)?{
????log.error(e);
}

5. 優(yōu)先捕獲最具體的異常

大多數(shù) IDE 都可以幫助你實現(xiàn)這個最佳實踐。當你嘗試首先捕獲較不具體的異常時，它們會報告無法訪問的代碼塊。

但問題在于，只有匹配異常的第一個 catch 塊會被執(zhí)行。因此，如果首先捕獲 IllegalArgumentException ，則永遠不會到達應(yīng)該處理更具體的 NumberFormatException 的 catch 塊，因為它是 IllegalArgumentException 的子類。

總是優(yōu)先捕獲最具體的異常類，并將不太具體的 catch 塊添加到列表的末尾。

你可以在下面的代碼片斷中看到這樣一個 try-catch 語句的例子。第一個 catch 塊處理所有 NumberFormatException 異常，第二個處理所有非 NumberFormatException 異常的IllegalArgumentException 異常。

public?void?catchMostSpecificExceptionFirst()?{
????try?{
????????doSomething("A?message");
????}?catch?(NumberFormatException?e)?{
????????log.error(e);
????}?catch?(IllegalArgumentException?e)?{
????????log.error(e)
????}
}

6. 不要捕獲 Throwable 類

Throwable 是所有異常和錯誤的超類。你可以在 catch 子句中使用它，但是你永遠不應(yīng)該這樣做！

如果在 catch 子句中使用 Throwable ，它不僅會捕獲所有異常，也將捕獲所有的錯誤。JVM 拋出錯誤，指出不應(yīng)該由應(yīng)用程序處理的嚴重問題。典型的例子是 OutOfMemoryError 或者 StackOverflowError 。兩者都是由應(yīng)用程序控制之外的情況引起的，無法處理。

所以，最好不要捕獲 Throwable ，除非你確定自己處于一種特殊的情況下能夠處理錯誤。

public?void?doNotCatchThrowable()?{
????try?{
????????//?do?something
????}?catch?(Throwable?t)?{
????????//?don't?do?this!
????}
}

7. 不要忽略異常

很多時候，開發(fā)者很有自信不會拋出異常，因此寫了一個catch塊，但是沒有做任何處理或者記錄日志。

public?void?doNotIgnoreExceptions()?{
????try?{
????????//?do?something
????}?catch?(NumberFormatException?e)?{
????????//?this?will?never?happen
????}
}

但現(xiàn)實是經(jīng)常會出現(xiàn)無法預(yù)料的異常，或者無法確定這里的代碼未來是不是會改動(刪除了阻止異常拋出的代碼)，而此時由于異常被捕獲，使得無法拿到足夠的錯誤信息來定位問題。

合理的做法是至少要記錄異常的信息。

public?void?logAnException()?{
????try?{
????????//?do?something
????}?catch?(NumberFormatException?e)?{
????????log.error("This?should?never?happen:?"?+?e);
????}
}

8. 不要記錄并拋出異常

這可能是本文中最常被忽略的最佳實踐?？梢园l(fā)現(xiàn)很多代碼甚至類庫中都會有捕獲異常、記錄日志并再次拋出的邏輯。如下：

try?{
????new?Long("xyz");
}?catch?(NumberFormatException?e)?{
????log.error(e);
????throw?e;
}

這個處理邏輯看著是合理的。但這經(jīng)常會給同一個異常輸出多條日志。如下：

17:44:28,945?ERROR?TestExceptionHandling:65?-?java.lang.NumberFormatException:?For?input?string:?"xyz"
Exception?in?thread?"main"?java.lang.NumberFormatException:?For?input?string:?"xyz"
at?java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65)
at?java.lang.Long.parseLong(Long.java:589)
at?java.lang.Long.(Long.java:965)
at?com.stackify.example.TestExceptionHandling.logAndThrowException(TestExceptionHandling.java:63)
at?com.stackify.example.TestExceptionHandling.main(TestExceptionHandling.java:58)

如上所示，后面的日志也沒有附加更有用的信息。如果想要提供更加有用的信息，那么可以將異常包裝為自定義異常。

public?void?wrapException(String?input)?throws?MyBusinessException?{
????try?{
????????//?do?something
????}?catch?(NumberFormatException?e)?{
????????throw?new?MyBusinessException("A?message?that?describes?the?error.",?e);
????}
}

因此，僅僅當想要處理異常時才去捕獲，否則只需要在方法簽名中聲明讓調(diào)用者去處理。

9. 包裝異常時不要拋棄原始的異常

捕獲標準異常并包裝為自定義異常是一個很常見的做法。這樣可以添加更為具體的異常信息并能夠做針對的異常處理。

在你這樣做時，請確保將原始異常設(shè)置為原因（注：參考下方代碼 NumberFormatException e 中的原始異常 e ）。Exception 類提供了特殊的構(gòu)造函數(shù)方法，它接受一個 Throwable 作為參數(shù)。否則，你將會丟失堆棧跟蹤和原始異常的消息，這將會使分析導(dǎo)致異常的異常事件變得困難。

public?void?wrapException(String?input)?throws?MyBusinessException?{
????try?{
????????//?do?something
????}?catch?(NumberFormatException?e)?{
????????throw?new?MyBusinessException("A?message?that?describes?the?error.",?e);
????}
}

10. 不要使用異?？刂瞥绦虻牧鞒?span style="display: none;">

不應(yīng)該使用異常控制應(yīng)用的執(zhí)行流程，例如，本應(yīng)該使用if語句進行條件判斷的情況下，你卻使用異常處理，這是非常不好的習(xí)慣，會嚴重影響應(yīng)用的性能。

11. 使用標準異常

如果使用內(nèi)建的異?？梢越鉀Q問題，就不要定義自己的異常。Java API 提供了上百種針對不同情況的異常類型，在開發(fā)中首先盡可能使用 Java API 提供的異常，如果標準的異常不能滿足你的要求，這時候創(chuàng)建自己的定制異常。盡可能得使用標準異常有利于新加入的開發(fā)者看懂項目代碼。

12. 異常會影響性能

異常處理的性能成本非常高，每個 Java 程序員在開發(fā)時都應(yīng)牢記這句話。創(chuàng)建一個異常非常慢，拋出一個異常又會消耗1~5ms，當一個異常在應(yīng)用的多個層級之間傳遞時，會拖累整個應(yīng)用的性能。

僅在異常情況下使用異常；

• 在可恢復(fù)的異常情況下使用異常；
• 盡管使用異常有利于 Java 開發(fā)，但是在應(yīng)用中最好不要捕獲太多的調(diào)用棧，因為在很多情況下都不需要打印調(diào)用棧就知道哪里出錯了。因此，異常消息應(yīng)該提供恰到好處的信息。

13. 總結(jié)

綜上所述，當你拋出或捕獲異常的時候，有很多不同的情況需要考慮，而且大部分事情都是為了改善代碼的可讀性或者 API 的可用性。

異常不僅僅是一個錯誤控制機制，也是一個通信媒介。因此，為了和同事更好的合作，一個團隊必須要制定出一個最佳實踐和規(guī)則，只有這樣，團隊成員才能理解這些通用概念，同時在工作中使用它。

異常處理-阿里巴巴Java開發(fā)手冊【強制】Java 類庫中定義的可以通過預(yù)檢查方式規(guī)避的RuntimeException異常不應(yīng)該通過catch 的方式來處理，比如：NullPointerException，IndexOutOfBoundsException等等。說明：無法通過預(yù)檢查的異常除外，比如，在解析字符串形式的數(shù)字時，可能存在數(shù)字格式錯誤，不得不通過catch NumberFormatException來實現(xiàn)。正例：if (obj != null) {…} 反例：try { obj.method(); } catch (NullPointerException e) {…}

【強制】異常不要用來做流程控制，條件控制。說明：異常設(shè)計的初衷是解決程序運行中的各種意外情況，且異常的處理效率比條件判斷方式要低很多。

【強制】catch時請分清穩(wěn)定代碼和非穩(wěn)定代碼，穩(wěn)定代碼指的是無論如何不會出錯的代碼。對于非穩(wěn)定代碼的catch盡可能進行區(qū)分異常類型，再做對應(yīng)的異常處理。說明：對大段代碼進行try-catch，使程序無法根據(jù)不同的異常做出正確的應(yīng)激反應(yīng)，也不利于定位問題，這是一種不負責(zé)任的表現(xiàn)。正例：用戶注冊的場景中，如果用戶輸入非法字符，或用戶名稱已存在，或用戶輸入密碼過于簡單，在程序上作出分門別類的判斷，并提示給用戶。

【強制】捕獲異常是為了處理它，不要捕獲了卻什么都不處理而拋棄之，如果不想處理它，請將該異常拋給它的調(diào)用者。最外層的業(yè)務(wù)使用者，必須處理異常，將其轉(zhuǎn)化為用戶可以理解的內(nèi)容。

【強制】有try塊放到了事務(wù)代碼中，catch異常后，如果需要回滾事務(wù)，一定要注意手動回滾事務(wù)。

【強制】finally塊必須對資源對象、流對象進行關(guān)閉，有異常也要做try-catch。說明：如果JDK7及以上，可以使用try-with-resources方式。

【強制】不要在finally塊中使用return。說明：try塊中的return語句執(zhí)行成功后，并不馬上返回，而是繼續(xù)執(zhí)行finally塊中的語句，如果此處存在return語句，則在此直接返回，無情丟棄掉try塊中的返回點。反例：

private?int?x?=?0;
public?int?checkReturn()?{
????try?{
????????//?x等于1，此處不返回
????????return?++x;
????}?finally?{
????????//?返回的結(jié)果是2
????????return?++x;
????}
}

【強制】捕獲異常與拋異常，必須是完全匹配，或者捕獲異常是拋異常的父類。說明：如果預(yù)期對方拋的是繡球，實際接到的是鉛球，就會產(chǎn)生意外情況。

【強制】在調(diào)用RPC、二方包、或動態(tài)生成類的相關(guān)方法時，捕捉異常必須使用Throwable類來進行攔截。說明：通過反射機制來調(diào)用方法，如果找不到方法，拋出NoSuchMethodException。什么情況會拋出NoSuchMethodError呢？二方包在類沖突時，仲裁機制可能導(dǎo)致引入非預(yù)期的版本使類的方法簽名不匹配，或者在字節(jié)碼修改框架（比如：ASM）動態(tài)創(chuàng)建或修改類時，修改了相應(yīng)的方法簽名。這些情況，即使代碼編譯期是正確的，但在代碼運行期時，會拋出NoSuchMethodError。

【推薦】方法的返回值可以為null，不強制返回空集合，或者空對象等，必須添加注釋充分說明什么情況下會返回null值。說明：本手冊明確防止NPE是調(diào)用者的責(zé)任。即使被調(diào)用方法返回空集合或者空對象，對調(diào)用者來說，也并非高枕無憂，必須考慮到遠程調(diào)用失敗、序列化失敗、運行時異常等場景返回null的情況。

【推薦】防止NPE，是程序員的基本修養(yǎng)，注意NPE產(chǎn)生的場景：1） 返回類型為基本數(shù)據(jù)類型，return包裝數(shù)據(jù)類型的對象時，自動拆箱有可能產(chǎn)生NPE。反例：public int f() { return Integer對象}， 如果為null，自動解箱拋NPE。2） 數(shù)據(jù)庫的查詢結(jié)果可能為null。3） 集合里的元素即使isNotEmpty，取出的數(shù)據(jù)元素也可能為null。4） 遠程調(diào)用返回對象時，一律要求進行空指針判斷，防止NPE。5） 對于Session中獲取的數(shù)據(jù)，建議進行NPE檢查，避免空指針。6） 級聯(lián)調(diào)用obj.getA().getB().getC()；一連串調(diào)用，易產(chǎn)生NPE。正例：使用JDK8的Optional類來防止NPE問題。

【推薦】定義時區(qū)分unchecked / checked 異常，避免直接拋出new RuntimeException()，更不允許拋出Exception或者Throwable，應(yīng)使用有業(yè)務(wù)含義的自定義異常。推薦業(yè)界已定義過的自定義異常，如：DAOException / ServiceException等。

【參考】對于公司外的http/api開放接口必須使用“錯誤碼”；而應(yīng)用內(nèi)部推薦異常拋出；跨應(yīng)用間RPC調(diào)用優(yōu)先考慮使用Result方式，封裝isSuccess()方法、“錯誤碼”、“錯誤簡短信息”。說明：關(guān)于RPC方法返回方式使用Result方式的理由：1）使用拋異常返回方式，調(diào)用方如果沒有捕獲到就會產(chǎn)生運行時錯誤。2）如果不加棧信息，只是new自定義異常，加入自己的理解的error message，對于調(diào)用端解決問題的幫助不會太多。如果加了棧信息，在頻繁調(diào)用出錯的情況下，數(shù)據(jù)序列化和傳輸?shù)男阅軗p耗也是問題。

【參考】避免出現(xiàn)重復(fù)的代碼（Don’t Repeat Yourself），即DRY原則。說明：隨意復(fù)制和粘貼代碼，必然會導(dǎo)致代碼的重復(fù)，在以后需要修改時，需要修改所有的副本，容易遺漏。必要時抽取共性方法，或者抽象公共類，甚至是組件化。正例：一個類中有多個public方法，都需要進行數(shù)行相同的參數(shù)校驗操作，這個時候請抽?。簆rivate boolean checkParam(DTO dto) {…}