Java异常笔记

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Java异常笔记

Java异常架构与异常关键字

Java异常简介

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，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，异常能清晰的回答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。

Java异常架构

1. Throwable

Throwable 是 Java 语言中所有错误与异常的超类。

Throwable 包含两个子类：Error（错误）和 Exception（异常），它们通常用于指示发生了异常情况。

Throwable 包含了其线程创建时线程执行堆栈的快照，它提供了 printStackTrace() 等接口用于获取堆栈跟踪数据等信息。

2. Error（错误）

定义：Error 类及其子类。程序中无法处理的错误，表示运行应用程序中出现了严重的错误。

特点：此类错误一般表示代码运行时 JVM 出现问题。通常有 Virtual MachineError（虚拟机运行错误）、NoClassDefFoundError（类定义错误）等。比如 OutOfMemoryError：内存不足错误；StackOverflowError：栈溢出错误。此类错误发生时，JVM 将终止线程。

这些错误是不受检异常，非代码性错误。因此，当此类错误发生时，应用程序不应该去处理此类错误。按照Java惯例，我们是不应该实现任何新的Error子类的！

3. Exception（异常）

程序本身可以捕获并且可以处理的异常。Exception 这种异常又分为两类：运行时异常和编译时异常。

运行时异常
定义：RuntimeException 类及其子类，表示 JVM 在运行期间可能出现的异常。

特点：Java 编译器不会检查它。也就是说，当程序中可能出现这类异常时，倘若既”没有通过throws声明抛出它”，也”没有用try-catch语句捕获它”，还是会编译通过。比如NullPointerException空指针异常、ArrayIndexOutBoundException数组下标越界异常、ClassCastException类型转换异常、ArithmeticExecption算术异常。此类异常属于不受检异常，一般是由程序逻辑错误引起的，在程序中可以选择捕获处理，也可以不处理。虽然 Java 编译器不会检查运行时异常，但是我们也可以通过 throws 进行声明抛出，也可以通过 try-catch 对它进行捕获处理。如果产生运行时异常，则需要通过修改代码来进行避免。例如，若会发生除数为零的情况，则需要通过代码避免该情况的发生！

RuntimeException 异常会由 Java 虚拟机自动抛出并自动捕获（就算我们没写异常捕获语句运行时也会抛出错误！！），此类异常的出现绝大数情况是代码本身有问题应该从逻辑上去解决并改进代码。

编译时异常

定义: Exception 中除 RuntimeException 及其子类之外的异常。

特点: Java 编译器会检查它。如果程序中出现此类异常，比如 ClassNotFoundException（没有找到指定的类异常），IOException（IO流异常），要么通过throws进行声明抛出，要么通过try-catch进行捕获处理，否则不能通过编译。在程序中，通常不会自定义该类异常，而是直接使用系统提供的异常类。该异常我们必须手动在代码里添加捕获语句来处理该异常。

4. 受检异常与非受检异常

Java 的所有异常可以分为受检异常（checked exception）和非受检异常（unchecked exception）。

受检异常
编译器要求必须处理的异常。正确的程序在运行过程中，经常容易出现的、符合预期的异常情况。一旦发生此类异常，就必须采用某种方式进行处理。除 RuntimeException 及其子类外，其他的 Exception 异常都属于受检异常。编译器会检查此类异常，也就是说当编译器检查到应用中的某处可能会此类异常时，将会提示你处理本异常——要么使用try-catch捕获，要么使用方法签名中用 throws 关键字抛出，否则编译不通过。

非受检异常
编译器不会进行检查并且不要求必须处理的异常，也就说当程序中出现此类异常时，即使我们没有try-catch捕获它，也没有使用throws抛出该异常，编译也会正常通过。该类异常包括运行时异常（RuntimeException极其子类）和错误（Error）。

Java异常关键字

  • try – 用于监听。将要被监听的代码(可能抛出异常的代码)放在try语句块之内，当try语句块内发生异常时，异常就被抛出。
  • catch – 用于捕获异常。catch用来捕获try语句块中发生的异常。
  • finally – finally语句块总是会被执行。它主要用于回收在try块里打开的物力资源(如数据库连接、网络连接和磁盘文件)。只有finally块，执行完成之后，才会回来执行try或者catch块中的return或者throw语句，如果finally中使用了return或者throw等终止方法的语句，则就不会跳回执行，直接停止。
  • throw – 用于抛出异常。
  • throws – 用在方法签名中，用于声明该方法可能抛出的异常。

Java异常处理

Java 通过面向对象的方法进行异常处理，一旦方法抛出异常，系统自动根据该异常对象寻找合适异常处理器（Exception Handler）来处理该异常，把各种不同的异常进行分类，并提供了良好的接口。在 Java 中，每个异常都是一个对象，它是 Throwable 类或其子类的实例。当一个方法出现异常后便抛出一个异常对象，该对象中包含有异常信息，调用这个对象的方法可以捕获到这个异常并可以对其进行处理。Java 的异常处理是通过 5 个关键词来实现的：try、catch、throw、throws 和 finally。

在Java应用中，异常的处理机制分为声明异常，抛出异常和捕获异常。

声明异常

通常，应该捕获那些知道如何处理的异常，将不知道如何处理的异常继续传递下去。传递异常可以在方法签名处使用 throws 关键字声明可能会抛出的异常。

注意

  • 非检查异常（Error、RuntimeException 或它们的子类）不可使用 throws 关键字来声明要抛出的异常。
  • 一个方法出现编译时异常，就需要 try-catch/ throws 处理，否则会导致编译错误。

抛出异常

如果你觉得解决不了某些异常问题，且不需要调用者处理，那么你可以抛出异常。

throw关键字作用是在方法内部抛出一个Throwable类型的异常。任何Java代码都可以通过throw语句抛出异常。

捕获异常

程序通常在运行之前不报错，但是运行后可能会出现某些未知的错误，但是还不想直接抛出到上一级，那么就需要通过try…catch…的形式进行异常捕获，之后根据不同的异常情况来进行相应的处理。

如何选择异常类型

常见异常处理方式

直接抛出异常

通常，应该捕获那些知道如何处理的异常，将不知道如何处理的异常继续传递下去。传递异常可以在方法签名处使用 throws 关键字声明可能会抛出的异常。

封装异常再抛出

有时我们会从 catch 中抛出一个异常，目的是为了改变异常的类型。多用于在多系统集成时，当某个子系统故障，异常类型可能有多种，可以用统一的异常类型向外暴露，不需暴露太多内部异常细节。

捕获异常

在一个 try-catch 语句块中可以捕获多个异常类型，并对不同类型的异常做出不同的处理

同一个 catch 也可以捕获多种类型异常，用 | 隔开

自定义异常

try-with-resource

JAVA 7 提供了更优雅的方式来实现资源的自动释放，自动释放的资源需要是实现了 AutoCloseable 接口的类。

Java异常常见面试题

1. Error 和 Exception 区别是什么？

Error 类型的错误通常为虚拟机相关错误，如系统崩溃，内存不足，堆栈溢出等，编译器不会对这类错误进行检测，JAVA 应用程序也不应对这类错误进行捕获，一旦这类错误发生，通常应用程序会被终止，仅靠应用程序本身无法恢复；

Exception 类的错误是可以在应用程序中进行捕获并处理的，通常遇到这种错误，应对其进行处理，使应用程序可以继续正常运行。

2. 运行时异常和一般异常(受检异常)区别是什么？

运行时异常包括 RuntimeException 类及其子类，表示 JVM 在运行期间可能出现的异常。 Java 编译器不会检查运行时异常。

受检异常是Exception 中除 RuntimeException 及其子类之外的异常。 Java 编译器会检查受检异常。

RuntimeException异常和受检异常之间的区别：是否强制要求调用者必须处理此异常，如果强制要求调用者必须进行处理，那么就使用受检异常，否则就选择非受检异常(RuntimeException)。一般来讲，如果没有特殊的要求，我们建议使用RuntimeException异常。

3. JVM 是如何处理异常的？

在一个方法中如果发生异常，这个方法会创建一个异常对象，并转交给 JVM，该异常对象包含异常名称，异常描述以及异常发生时应用程序的状态。创建异常对象并转交给 JVM 的过程称为抛出异常。可能有一系列的方法调用，最终才进入抛出异常的方法，这一系列方法调用的有序列表叫做调用栈。

JVM 会顺着调用栈去查找看是否有可以处理异常的代码，如果有，则调用异常处理代码。当 JVM 发现可以处理异常的代码时，会把发生的异常传递给它。如果 JVM 没有找到可以处理该异常的代码块，JVM 就会将该异常转交给默认的异常处理器（默认处理器为 JVM 的一部分），默认异常处理器打印出异常信息并终止应用程序。

4. throw 和 throws 的区别是什么？

throws 关键字在方法上声明该方法要拋出的异常，或者在方法内部通过 throw 拋出异常对象。

throws 关键字和 throw 关键字在使用上的几点区别如下：

  • throw 关键字用在方法内部，只能用于抛出一种异常，用来抛出方法或代码块中的异常，受查异常和非受查异常都可以被抛出。
  • throws 关键字用在方法声明上，可以抛出多个异常，用来标识该方法可能抛出的异常列表。一个方法用 throws 标识了可能抛出的异常列表，调用该方法的方法中必须包含可处理异常的代码，否则也要在方法签名中用 throws 关键字声明相应的异常。

5. final、finally、finalize 有什么区别？

  • final可以修饰类、变量、方法，修饰类表示该类不能被继承、修饰方法表示该方法不能被重写、修饰变量表示该变量是一个常量不能被重新赋值。
  • finally一般作用在try-catch代码块中，在处理异常的时候，通常我们将一定要执行的代码方法finally代码块中，表示不管是否出现异常，该代码块都会执行，一般用来存放一些关闭资源的代码。
  • finalize是一个方法，属于Object类的一个方法，而Object类是所有类的父类，Java 中允许使用 finalize()方法在垃圾收集器将对象从内存中清除出去之前做必要的清理工作。

6. NoClassDefFoundError 和 ClassNotFoundException 区别？

NoClassDefFoundError 是一个 Error 类型的异常，是由 JVM 引起的，不应该尝试捕获这个异常。

引起该异常的原因是 JVM 或 ClassLoader 尝试加载某类时在内存中找不到该类的定义，该动作发生在运行期间，即编译时该类存在，但是在运行时却找不到了，可能是变异后被删除了等原因导致；

ClassNotFoundException 是一个受查异常，需要显式地使用 try-catch 对其进行捕获和处理，或在方法签名中用 throws 关键字进行声明。当使用 Class.forName, ClassLoader.loadClass 或 ClassLoader.findSystemClass 动态加载类到内存的时候，通过传入的类路径参数没有找到该类，就会抛出该异常；另一种抛出该异常的可能原因是某个类已经由一个类加载器加载至内存中，另一个加载器又尝试去加载它。

7. try-catch-finally 中哪个部分可以省略？

catch 可以省略

8. try-catch-finally 中，如果 catch 中 return 了，finally 还会执行吗？

答：会执行，在 return 前执行。

9. 类 ExampleA 继承 Exception，类 ExampleB 继承ExampleA。

10. 常见的 RuntimeException 有哪些？

ClassCastException(类转换异常)
IndexOutOfBoundsException(数组越界)
NullPointerException(空指针)
ArrayStoreException(数据存储异常，操作数组时类型不一致)
还有IO操作的BufferOverflowException异常

11. Java常见异常有哪些

java.lang.IllegalAccessError：违法访问错误

java.lang.InstantiationError：实例化错误

java.lang.OutOfMemoryError：内存不足错误

java.lang.StackOverflowError：堆栈溢出错误

java.lang.ClassCastException：类转型异常

java.lang.ClassNotFoundException：找不到类异常

java.lang.ArithmeticException：算术条件异常

java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException：数组索引越界异常

java.lang.IndexOutOfBoundsException：索引越界异常

java.lang.InstantiationException：实例化异常

java.lang.NoSuchFieldException：属性不存在异常

java.lang.NoSuchMethodException：方法不存在异常

java.lang.NullPointerException：空指针异常

java.lang.NumberFormatException：数字格式异常

java.lang.StringIndexOutOfBoundsException：字符串索引越界异常

Java异常处理最佳实践

1. 在 finally 块中清理资源或者使用 try-with-resource 语句

2. 优先明确的异常

3. 对异常进行文档说明

4. 使用描述性消息抛出异常

5. 优先捕获最具体的异常

6. 不要捕获 Throwable 类

7. 不要忽略异常

8. 不要记录并抛出异常

9. 包装异常时不要抛弃原始的异常

10. 不要使用异常控制程序的流程

11. 使用标准异常

12. 异常会影响性能

13. 总结

异常处理-阿里巴巴Java开发手册

  1. 【强制】Java 类库中定义的可以通过预检查方式规避的RuntimeException异常不应该通过catch 的方式来处理，比如：NullPointerException，IndexOutOfBoundsException等等。 说明：无法通过预检查的异常除外，比如，在解析字符串形式的数字时，可能存在数字格式错误，不得不通过catch NumberFormatException来实现。 正例：if (obj != null) {…} 反例：try { obj.method(); } catch (NullPointerException e) {…}
  2. 【强制】异常不要用来做流程控制，条件控制。 说明：异常设计的初衷是解决程序运行中的各种意外情况，且异常的处理效率比条件判断方式要低很多。
  3. 【强制】catch时请分清稳定代码和非稳定代码，稳定代码指的是无论如何不会出错的代码。对于非稳定代码的catch尽可能进行区分异常类型，再做对应的异常处理。 说明：对大段代码进行try-catch，使程序无法根据不同的异常做出正确的应激反应，也不利于定位问题，这是一种不负责任的表现。 正例：用户注册的场景中，如果用户输入非法字符，或用户名称已存在，或用户输入密码过于简单，在程序上作出分门别类的判断，并提示给用户。
  4. 【强制】捕获异常是为了处理它，不要捕获了却什么都不处理而抛弃之，如果不想处理它，请将该异常抛给它的调用者。最外层的业务使用者，必须处理异常，将其转化为用户可以理解的内容。
  5. 【强制】有try块放到了事务代码中，catch异常后，如果需要回滚事务，一定要注意手动回滚事务。
  6. 【强制】finally块必须对资源对象、流对象进行关闭，有异常也要做try-catch。 说明：如果JDK7及以上，可以使用try-with-resources方式。
  7. 【强制】不要在finally块中使用return。 说明：try块中的return语句执行成功后，并不马上返回，而是继续执行finally块中的语句，如果此处存在return语句，则在此直接返回，无情丢弃掉try块中的返回点。
  8. 【强制】捕获异常与抛异常，必须是完全匹配，或者捕获异常是抛异常的父类。 说明：如果预期对方抛的是绣球，实际接到的是铅球，就会产生意外情况。
  9. 【强制】在调用RPC、二方包、或动态生成类的相关方法时，捕捉异常必须使用Throwable类来进行拦截。 说明：通过反射机制来调用方法，如果找不到方法，抛出NoSuchMethodException。什么情况会抛出NoSuchMethodError呢？二方包在类冲突时，仲裁机制可能导致引入非预期的版本使类的方法签名不匹配，或者在字节码修改框架（比如：ASM）动态创建或修改类时，修改了相应的方法签名。这些情况，即使代码编译期是正确的，但在代码运行期时，会抛出NoSuchMethodError。
  10. 【推荐】方法的返回值可以为null，不强制返回空集合，或者空对象等，必须添加注释充分说明什么情况下会返回null值。 说明：本手册明确防止NPE是调用者的责任。即使被调用方法返回空集合或者空对象，对调用者来说，也并非高枕无忧，必须考虑到远程调用失败、序列化失败、运行时异常等场景返回null的情况。
  11. 【推荐】防止NPE，是程序员的基本修养，注意NPE产生的场景： 1） 返回类型为基本数据类型，return包装数据类型的对象时，自动拆箱有可能产生NPE。 反例：public int f() { return Integer对象}， 如果为null，自动解箱抛NPE。 2） 数据库的查询结果可能为null。 3） 集合里的元素即使isNotEmpty，取出的数据元素也可能为null。 4） 远程调用返回对象时，一律要求进行空指针判断，防止NPE。 5） 对于Session中获取的数据，建议进行NPE检查，避免空指针。 6） 级联调用obj.getA().getB().getC()；一连串调用，易产生NPE。
    正例：使用JDK8的Optional类来防止NPE问题。
  12. 【推荐】定义时区分unchecked / checked 异常，避免直接抛出new RuntimeException()，更不允许抛出Exception或者Throwable，应使用有业务含义的自定义异常。推荐业界已定义过的自定义异常，如：DAOException / ServiceException等。
  13. 【参考】对于公司外的http/api开放接口必须使用“错误码”；而应用内部推荐异常抛出；跨应用间RPC调用优先考虑使用Result方式，封装isSuccess()方法、“错误码”、“错误简短信息”。 说明：关于RPC方法返回方式使用Result方式的理由： 1）使用抛异常返回方式，调用方如果没有捕获到就会产生运行时错误。 2）如果不加栈信息，只是new自定义异常，加入自己的理解的error message，对于调用端解决问题的帮助不会太多。如果加了栈信息，在频繁调用出错的情况下，数据序列化和传输的性能损耗也是问题。
  14. 【参考】避免出现重复的代码（Don’t Repeat Yourself），即DRY原则。 说明：随意复制和粘贴代码，必然会导致代码的重复，在以后需要修改时，需要修改所有的副本，容易遗漏。必要时抽取共性方法，或者抽象公共类，甚至是组件化。 正例：一个类中有多个public方法，都需要进行数行相同的参数校验操作，这个时候请抽取：
    private boolean checkParam(DTO dto) {…}