Java编程思想学习录（连载之：异常）
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Java编程思想学习录（连载之：一切都是对象）
Java编程思想学习录（连载之：初始化与清理）
Java编程思想学习录（连载之：内部类）
Java编程思想学习录（连载之：异常）
本篇文章将讲述关于异常的相关知识
基本概念
- Java使用异常来提供一致性的错误报告模型；且可集中错误处理；且任务代码与异常代码分割开来，易于理解和维护
- 虽然异常处理理论有终止模型、恢复模型两种，但恢复模型很难优雅地做到，∴并不实用，实际中大家都是转向使用终止模型代码
- 一个异常抛出后发生的两件事：① 使用new在堆上创建异常对象；② 异常处理机制开始接管流程（当前的执行流程被终止）
- 标准异常类均有两个ctor：① default ctor； ② 带字符串参数的ctor
- Throwable是异常类型的根类
- catch异常时，try中抛出的是子类异常，但catch的是基类异常也是OK，但若catch子类异常和基类异常的子句同时存在时，应将基类catch子句放在后面避免“屏蔽”现象发生
抛出异常 + 捕获异常
- 抛出异常（throw）：
if( t==null )
throw new NullPointerException(); // 异常对象用new创建于堆上- 捕获异常（try+catch）：
try {
...
} catch( Type1 id1 ) {
// 处理Type1类型的异常代码
} catch( Type2 id2 ) {
// 处理Type2类型的异常代码
}- 虽然上面的id1和id2在处理异常代码中可能用不到，但不能少，必须定义
- 异常发生时，异常机制搜寻参数与异常类型相匹配的第一个catch子句并进入
创建自定义异常
创建不带参数ctor的自定义异常类：
// 自定义异常类（default ctor）
class SimpleException extends Exception {}
------------------------------------------------------------
// 客户端代码
public class UseException {
public void fun throws SimpleException {
System.out.println( "Throw SimpleExcetion from fun" );
throw new SimpleException();
}
public static void main( String[] args ) {
UseException user = new UseException();
try {
user.fun();
} catch( SimpleException e ) {
System.out.println("Caught it !");
}
}
}
------------------------------------------------------------
// 输出
Throw SimpleExcetion from fun
Caught it !创建带参数ctor的自定义异常类
// 自定义异常类（有参ctor）
class MyException extends Exception {
public MyException() { }
public MyException( String msg ) { super(msg); }
}
------------------------------------------------------------
// 客户端代码
public class UseException {
pubilc static void f() throws MyException {
System.out.println( "Throwing MyException from f()" )
throw new MyException();
}
public static void g() throws MyException {
System.out.println( "Throwing MyException from g()" )
throw new MyException("Originated in g()");
}
publib static void main( String[] args ) {
try {
f();
} catch( MyException e ) {
e.printStackTrace( System.out );
}
try {
g();
} catch( MyException e ) {
e.printStackTrace( System.out );
}
}
}
------------------------------------------------------------
// 输出
Throwing MyException from f()
MyException
at ...
at ...
Throwing MyException from g()
MyException: Originated in g() // 此即创建异常类型时传入的String参数
at ...
at ...捕获所有异常
try {
...
} catch( Exception e ) { // 填写异常的基类，该catch子句一般置于末尾
...
}Exception类型所持有的方法：
- String getMessage()
- String getLocalizedMessage()
- String toString()
- void printStackTrace()
- void printStackTrace( PrintStream )
- void printStackTrace( javo.io.PrintWriter )
注意：从下往上每个方法都比前一个提供了更多的异常信息！
栈轨迹
printStackTrace()方法所提供的栈轨迹信息可以通过getStackTrace()方法来Get，举例：
try {
throw new Exception();
} catch( Exception e ) {
for( StackTraceElement ste : e.getStackTrace() )
System.out.println( ste.getMethodName() );
}这里使用getMethodName()方法来给出异常栈轨迹所经过的方法名！
重抛异常
try {
...
} catch( Exception e ) {
throw e; // 重新抛出一个异常！
}若只是简单地将异常重新抛出，则而后用printStackTrace()显示的将是原异常抛出点的调用栈信息，而非重新抛出点的信息，欲更正该信息，可以使用fillInStackTrace()方法：
try {
...
} catch( Exception e ) {
throw (Exception)e.fillInStackTrace(); // 该行就成了异常的新发生地！
}异常链
异常链：在捕获一个异常后抛出另一个异常，并希望将原始的异常信息保存下来！
解决办法：
- 在异常的ctor中加入cause参数
- 使用initCause()方法
注意：Throwable子类中，仅三种基本的异常类提供了待cause参数的ctor（Error、Exception、RuntimeException），其余情况只能靠initCause()方法，举例：
class DynamicFieldsException extends Exception { }
public Object setField( String id, Object value ) throws DynamicFieldsException {
if( value == null ) {
DynamicFieldsException dfe = new DynamicFieldsException();
dfe.initCause( new NullPointerException() );
throw dfe;
}
Object result = null;
try {
result = getField(id);
} catch( NoSuchFieldException e ) {
throw new RuntimeException( e );
}
}Java标准异常
- 看这个图需要明确：程序员一般关心Exception基类型的异常
- 由图中可知，Error、RuntimeException都叫做“Unchecked Exception”，即不检查异常，程序员也无需写异常处理的代码，这种自动捕获
- 若诸如RuntimeException这种Unchecked异常没有被捕获而直达main()，则程序在退出前将自动调用异常的printStackTrace()方法
使用finally进行清理
try {
...
} catch(...) {
...
} finally { // finally子句总是会被执行！！！
...
}使用时机：
- 当需要把内存之外的资源（如：文件句柄、网络连接、某个外部世界的开关）恢复到初始状态时！
try {
...
} catch(...) {
...
} finally { // finally子句总是会被执行！！！
sw.off(); // 最后总是需要关掉某个开关！
}- 在return中使用finally
public static void func( int i ) {
try {
if( i==1 )
return;
if( i==2 )
return;
} finally {
print( "Performing cleanup!" ); // 即使上面有很多return，但该句肯定被执行
}
}finally存在的缺憾：两种情况下的finally使用会导致异常丢失！
- 前一个异常还未处理就抛出下一个异常
// 异常类
class VeryImportantException extends Exception {
poublic String toString() {
return "A verfy important exception!";
}
}
class HoHumException extends Exception {
public String toString() {
return "A trivial exception!";
}
}
------------------------------------------------------------------
// 使用异常的客户端
public class LostMessage {
void f() throws VeryImportantException {
throw new VeryImportantException();
}
void dispose() throws HoHumException {
throw new HoHumException();
}
public static void main( String[] args ) {
try {
LostMessage lm = new LostMessage();
try {
lm.f();
} finally {
lm.dispose(); // 最后只会该异常生效，lm.f()抛出的异常丢了！
}
} catch( Exception e ) {
System.out.println(e);
}
}
}
-----------------------------------------------------------------
// 输出
A trivial exception!- finally子句中的return
public static void main( String[] args ) {
try {
throw new RuntimeException();
} finally {
return; // 这将会掩盖所有的异常抛出
}
}继承基类、实现接口时的异常限制
// 异常类
class A extends Exception { }
class A1 extends A { }
class A2 extends A { }
class A1_1 extends A1 { }
class B extends Exception { }
class B1 extends B { }
-------------------------------------------------
// 用了异常类的基类
abstract class Base {
public Base() throws A { }
public void event() throws A { } // (1)
public abstract void atBat throws A1, A2;
public void walk() { }
}
-------------------------------------------------
// 用了异常类的接口
interface Interf {
public void event() throws B1;
public void rainHard() throws B1;
}
-------------------------------------------------
// 继承基类并实现接口的客户端类
public class Ext extends Base implements Interf {
public Ext() throws B1, A { } // (2)
public Ext( String s ) throws A1, A {} // (2)
public void walk() throws A1_1 { } // (3) 编译错误！
public void rainHard() throws B1 {} // (4)
public void event() { } // (5)
public void atBat() throws A1_1 { } // (6)
public static void main( String[] args ) {
try {
Ext ext = new Ext();
ext.atBat();
} catch( A1_1 e ) {
...
} catch( B1 e ) {
...
} catch( A e ) {
...
}
try {
Base base = new Ext();
ext.atBat();
} catch( A2 e ) { // 这里的catch必须按照Base中函数的异常抛出来写
...
} catch( A1 e ) {
...
} catch( B1 e ) {
...
} catch( A ) {
...
}
}
}
上面的例子可以总结如下：【注意对应数字标号】
- (1) 基类的构造器或者方法声明了抛出异常，但实际上没有，这里相当于为继承类写了一个异常抛出规范，子类实现时安装这个规范来抛异常
- (2) 从这两个ctor看出：异常限制对ctor不生效，子类ctor可以抛出任何异常而不管基类ctor所抛出的异常
- (3) 基类函数没抛异常，派生类重写时不能瞎抛！
- (4) 完全遵守基类的抛出，正常情况
- (5) 基类函数抛了异常，派生类重写时不抛也是OK的
- (6) 派生类重写基类函数时抛的异常可以是基类函数抛出异常的子类型
构造器中异常如何书写
对于在构造阶段可能会抛出异常并要求清理的类，安全的方式是使用嵌套的try子句：即在创建需要清理的对象之后，立即进入一个try-finally块，举例：
特别需要注意的是下面的例子里在ctor中对文件句柄的close应放置的合理位置！
// 需要清理的对象类
class InputFile {
private BufferedReader in;
InputFile( String fname ) throws Exception { // 构造函数！
try {
in = new BufferedReader( new FileReader(fname) );
// 这里放置可能抛出异常的其他代码
} catch( FileNotFoundException e ) { // 若上面的FileReader异常，将会抛FileNotFoundException，走到这里，该分支无需in.close()的
System.out.println( "Could not open " + fname );
throw e;
} catch( Exception e ) {
// 走到这里其实说明in对象已经构建成功，这里是必须in.close()的
try {
in.close(); // 注意此处关闭动作单独用try进行保障
} catch( IOException e2 ) {
System.out.println("in.close() unsuccessful");
}
throw e;
} finally {
// 注意in.close() 不要在此处关闭，因为try中假如BufferedReader构造失败，此时in对象未生成成功，是无需close()一说的！
}
}
String getLine() {
String s;
try {
s = in.readLine();
} catch( IOException e ) {
System.out.println( "readLine() unsuccessful!" );
s = "failed";
}
return s;
}
void cleanup() { // 提供手动的关闭文件句柄的操作函数
try {
in.close();
} catch( IOException e ) {
System.out.println( "in.close() failed !" );
}
}
}
----------------------------------------------------
// 客户端代码
public class Cleanup {
public static void main( String[] args ) {
try {
InputFile in = new InputFile( "Cleanup.java" );
try { // 上面InputFile构造完成以后立即进入该try-finally子句！
String s = "";
int i = 1;
while( (s = in.getLine()) != null )
System.out.println(""+ i++ + ": " + s);
} catch( Exception e ) {
e.printStackTrace( System.out );
} finally { // 该finally一定确保in能正常cleanup()！
in.cleanup();
}
} catch( Exception e ) {
System.out.println( "InputFile ctor failed!" );
}
} // end main()
}
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