什么是異常？

異常是Java語(yǔ)言中的一部分，它代表程序中由各種原因引起的“不正常”因素。 那么在程序中什么樣的情況才算不正常呢？ 我認(rèn)為可以這樣定義：如果出現(xiàn)了這么一種情況，它打斷了程序期望的執(zhí)行流程，改變了控制流的方向（包括讓JVM停掉），那么就可以認(rèn)為發(fā)生了不正常情況，也就是引發(fā)了異常。舉個(gè)例子顯而易見(jiàn)的例子：

FileOutputStream out = null; 
try { 
  out = new FileOutputStream("abc.text"); 
  out.write(1); 
  System.out.println("寫(xiě)入成功"); 
} catch (FileNotFoundException e) { 
   
  System.out.println("要寫(xiě)入的文件不存在"); 
  e.printStackTrace(); 
   
} catch (IOException e) { 
   
  System.out.println("發(fā)生了IO錯(cuò)誤"); 
  e.printStackTrace(); 
   
}finally{ 
  if(out != null){ 
    try { 
      out.close(); 
    } catch (IOException e) { 
      e.printStackTrace(); 
    } 
  } 
} 

我調(diào)用FileOutputStream.write(int)方法期望向一個(gè)文件寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，如果在寫(xiě)入時(shí)發(fā)生了IO錯(cuò)誤， 那么就發(fā)生了“不正常情況”，也就是拋出IOException，進(jìn)而程序的控制流發(fā)生了改變，本來(lái)如果寫(xiě)入成功的話， 會(huì)執(zhí)行FileOutputStream.write(int)下一句代碼， 現(xiàn)在發(fā)生了異常， 那么程序要跳到IOException對(duì)應(yīng)的catch塊中，去處理這個(gè)異常情況。

異常體系和分類(lèi)

Java以面向?qū)ο蟮姆绞絹?lái)管理異常情況，也就是說(shuō)，Java程序執(zhí)行時(shí)遇到的各種問(wèn)題都被封裝成了對(duì)象，并且這些對(duì)象之間具有繼承關(guān)系。java中的讓人不爽的“不正常情況”可以分為兩種，一種叫做Error，一種是在程序中到處可見(jiàn)的Exception，而他們都繼承自Throwable。Exception又分為編譯時(shí)受檢查異常（Checked Exception）和運(yùn)行時(shí)異常（RuntimeException）。如下圖所示（該圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）：

一般情況下，Error代表虛擬機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)遇到嚴(yán)重問(wèn)題，不能再回復(fù)執(zhí)行了，這屬于重大事故，虛擬機(jī)要掛掉的，一句話概括就是“這病沒(méi)得治，等死就行了”。那么打開(kāi)JDK的文檔，列舉幾種Error：

VirtualMachineError： 當(dāng) Java 虛擬機(jī)崩潰或用盡了它繼續(xù)操作所需的資源時(shí)，拋出該錯(cuò)誤。

ClassFormatError：當(dāng) Java 虛擬機(jī)試圖讀取類(lèi)文件并確定該文件存在格式錯(cuò)誤或無(wú)法解釋為類(lèi)文件時(shí)，拋出該錯(cuò)誤。

NoClassDefFoundError：當(dāng) Java 虛擬機(jī)或 ClassLoader 實(shí)例試圖在類(lèi)的定義中加載，但無(wú)法找到該類(lèi)的定義時(shí)，拋出此異常。

而相對(duì)于Error，Exception是java程序中遇到的“不那么嚴(yán)重”的問(wèn)題，這種問(wèn)題是可以處理的，當(dāng)處理了這個(gè)問(wèn)題后，程序還可以繼續(xù)執(zhí)行。一句話概括，“這是病，得治，這病是可以治好的”。

Exception就比較常見(jiàn)了，隨便舉幾個(gè)例子。當(dāng)創(chuàng)建文件輸入流時(shí)， 發(fā)現(xiàn)文件不存在，那么拋出FileNotFoundException，但是異?？梢蕴幚?，沒(méi)法讀文件，并不會(huì)在很大長(zhǎng)度上影響整個(gè)程序的執(zhí)行，畢竟不能讀文件，程序還可以執(zhí)行其他邏輯。下面舉一個(gè)趣味性的示例：

public class Travel { 
  private static int power = 100; 
  private static boolean bridgeIsOk = true; 
  public static void main(String[] args) { 
    //描述一下坐火車(chē)旅游的過(guò)程 
    System.out.println("從濟(jì)南出發(fā)， 到北京旅游"); 
    System.out.println("列車(chē)開(kāi)到德州"); 
    //中途打個(gè)電話 
    try{ 
      telToMom(); 
    }catch(BatteryDiedException e){ 
      System.out.println("換一塊電池， 繼續(xù)旅程"); 
    } 
    //橋斷了 
    if(!bridgeIsOk){ 
      System.out.println("旅程結(jié)束"); 
      throw new BridgeBreakError("橋斷了，列車(chē)停止運(yùn)行"); 
    } 
    System.out.println("到北京站，下車(chē)"); 
    //下雨了 
    try{ 
      throw new RainException("下雨了"); 
    }catch(RainException e){ 
      System.out.println("撐起準(zhǔn)備的雨傘， 繼續(xù)旅程"); 
    } 
  } 
  private static void telToMom() throws BatteryDiedException{ 
    if(power == 0){ //手機(jī)電量為0 
      System.out.println("手機(jī)沒(méi)電了"); 
      throw new BatteryDiedException("手機(jī)沒(méi)電了"); 
    } 
    System.out.println("打電話"); 
  } 
  static class BatteryDiedException extends Exception{ 
    public BatteryDiedException(String msg){ 
      super(msg); 
    } 
  } 
  static class BridgeBreakError extends Error{ 
    public BridgeBreakError(String msg){ 
      super(msg); 
    } 
  } 
  static class RainException extends Exception{ 
    public RainException(String msg){ 
      super(msg); 
    } 
  } 
} 

上面的代碼描述了一次旅行， 如果在旅途中打電話，發(fā)現(xiàn)手機(jī)沒(méi)電了， 拋出BatteryDiedException，但是這種異常是可以應(yīng)付的，直接換一塊準(zhǔn)備的備用電池就OK了，下了車(chē)之后，天下雨了，拋出RainException，這種異常也可以應(yīng)付，因?yàn)樘崆皽?zhǔn)備了雨傘。這兩種情況都是可以恢復(fù)的，遇到之后，只需做一定的處理，旅程還能繼續(xù)。如果在途中遇到的情況，那么列車(chē)必須停止運(yùn)行，這次旅行就泡湯了，也就是說(shuō)已經(jīng)不能從這種惡劣情況中恢復(fù)過(guò)來(lái)，所以直接拋出BridgeBreakError。

編譯時(shí)受檢查異常和運(yùn)行時(shí)異常

那么再說(shuō)一下編譯時(shí)受檢查異常和運(yùn)行時(shí)異常。回顧一下異常的定義：程序在執(zhí)行時(shí)遇到的不正常情況。那么既然是運(yùn)行時(shí)遇到的問(wèn)題，怎么還有一個(gè)編譯時(shí)受檢查異常呢？其實(shí)編譯時(shí)根本不會(huì)發(fā)生異常，只會(huì)在語(yǔ)法錯(cuò)誤的情況下編譯失敗，但是這和異常是不相關(guān)的概念。異常只是運(yùn)行時(shí)的行為。那么編譯時(shí)受檢查異常又是一個(gè)什么概念呢？要理解受檢查異常存在的意義，那么必須明確編碼者所處的位置，也可以說(shuō)編碼者的角色， 即：我是功能的具體實(shí)現(xiàn)者， 還是功能的使用者，也可以說(shuō)，我是方法的編寫(xiě)者還是已有方法的調(diào)用者。如果我是方法的實(shí)現(xiàn)者，我在編碼時(shí)發(fā)現(xiàn)可能會(huì)出現(xiàn)異常，那么首先我要明確，這個(gè)可能出現(xiàn)的異常我能不能自己處理，如果能自己處理， 那么就在方法內(nèi)部自己處理掉，如果不能自己處理，那么通知方法的調(diào)用者處理。舉例說(shuō)明：

public static Class<?> forName(String className)  
      throws ClassNotFoundException { 
  return forName0(className, true, ClassLoader.getCallerClassLoader()); 
} 

上面的代碼是JDK中Class類(lèi)的forName()方法。作為JDK類(lèi)庫(kù)的作者，在寫(xiě)這個(gè)方法的時(shí)候，可能會(huì)出現(xiàn)異常， 也就是類(lèi)加載不到。但是他不知道如何處理這個(gè)情況，因?yàn)樗恢勒{(diào)用這個(gè)方法的用戶(hù)是加載的什么類(lèi)，可能是一個(gè)非常重要的類(lèi)， 加載不成的話程序就只能停掉，也可能是一個(gè)不那么重要的類(lèi)，加載不到也沒(méi)有嚴(yán)重影響。所以，如何處理這個(gè)情況，必須是由用戶(hù)決定。方法后面的throws ClassNotFoundException的意義是：這個(gè)方法可能出現(xiàn)ClassNotFoundException，你如果調(diào)用了這個(gè)方法，那么必須做好防范措施（用try-catch處理這個(gè)異常，或者再向上拋出）。如果站在方法使用者的角度，我調(diào)用這個(gè)方法，如果出現(xiàn)異常，我可以提前準(zhǔn)備好解決方案：

try { 
  Class clazz = Class.forName("com.bjpowernode.Person"); 
} catch (ClassNotFoundException e) { 
   
  System.out.println("Person類(lèi)加載失敗"); 
  System.exit(0); 
  e.printStackTrace(); 
}

 Person類(lèi)是一個(gè)非常中要的類(lèi)，必須加載成功才能繼續(xù)執(zhí)行。如果加載失敗， 只能讓程序停掉，并且打印出日志。這樣的話，程序員可以在其他地方確保這個(gè)類(lèi)必須是可加載的。
所以，可以把編譯時(shí)受檢查異常看做一種錯(cuò)誤預(yù)警機(jī)制：這個(gè)錯(cuò)誤可能發(fā)生， 但也可能不發(fā)生，但是如果你想使用這個(gè)功能的話，必須做好處理措施，可以使用try-catch處理異常， 也可以拋向更高層。

說(shuō)完了編譯時(shí)受檢查異常，那么在談運(yùn)行時(shí)異常， 所有運(yùn)行時(shí)異常的頂層父類(lèi)都是RuntimeException， RuntimeException也是繼承自Exception的。下面是JDK文檔中對(duì)運(yùn)行時(shí)異常的解釋。

1.RuntimeException 是那些可能在 Java 虛擬機(jī)正常運(yùn)行期間拋出的異常的超類(lèi)。   

3.可能在執(zhí)行方法期間拋出但未被捕獲的 RuntimeException 的任何子類(lèi)都無(wú)需在 throws 子句中進(jìn)行聲明。  

也就是說(shuō)， 如果你在方法中拋出了運(yùn)行時(shí)異常或者其子類(lèi)，那么可以不必在方法上聲明會(huì)拋出異常，所以調(diào)用這個(gè)方法的調(diào)用者也就不必在使用的時(shí)候做預(yù)防措施。那么在異常發(fā)生的時(shí)候，由于沒(méi)有處理措施，那么只能讓虛擬機(jī)停掉，也就是說(shuō)這種異常一般不需要提前預(yù)防。那么什么時(shí)候使用運(yùn)行時(shí)異常呢？可以這樣認(rèn)為：如果發(fā)生了這樣一個(gè)異常時(shí)，讓程序停掉是合理的，那么這種情況就適合使用運(yùn)行時(shí)異常。

還是以上面旅行的例子做一個(gè)說(shuō)明。如果手機(jī)在旅途沒(méi)電了，那么預(yù)防這種情況是有意義的，因?yàn)閾Q了電池之后還可以繼續(xù)旅行；突然下雨這種情況也可預(yù)防，并且預(yù)防這種情況是有意義的，因?yàn)榇蚱饌銇?lái)同樣可以繼續(xù)前進(jìn)。那么，如果如果在旅途中病了，并且病的還很厲害，那么再預(yù)防這種情況對(duì)整個(gè)旅程來(lái)說(shuō)就沒(méi)有什么意義了，因?yàn)槁贸瘫仨毥K止（看病要緊）。所以直接拋出一個(gè)運(yùn)行時(shí)異常讓旅程終止。如下：

private static boolean isSick = true; 
public static void main(String[] args) { 
  if(isSick){ 
    System.out.println("生病了，旅途中止"); 
    throw new SickException("病了"); 
  } 
} 
private static class SickException extends RuntimeException{ 
  public SickException(String msg){ 
    super(msg); 
  } 
} 

 一般來(lái)說(shuō)，運(yùn)行時(shí)異常非常適合處理編程錯(cuò)誤，那么什么是編程錯(cuò)誤呢？可以認(rèn)為是程序員寫(xiě)的代碼有問(wèn)題，必須修改程序才能解決問(wèn)題。看一下JDK中的兩個(gè)RuntimeException的例子。

IllegalArgumentException：如果用戶(hù)（方法的調(diào)用者）傳遞的參數(shù)不對(duì)，那么就會(huì)拋出非法參數(shù)異常，然后讓程序停掉，如果想讓程序正確的運(yùn)行，必須修改調(diào)用方式，傳遞一個(gè)正確的參數(shù)。如下：

public static void main(String[] args) { 
  caculateSalary(3); 
} 
 
/** 
 * 計(jì)算一個(gè)月的薪資 
 * @param month 月份 
 */ 
public static void caculateSalary(int month){ 
   
  //如果參數(shù)錯(cuò)誤， 拋出非法參數(shù)異常 
  if(month < 1 || month > 12){ 
    throw new IllegalArgumentException(); 
  } 
} 
 
private static void caculateSalaryInner(int month){ 
  //計(jì)算薪資 ... 
} 

NullPointerException：如果調(diào)用一個(gè)方法的對(duì)象為null，那么在調(diào)用的時(shí)候會(huì)拋出空指針異常。如果要避免的話，就要修改程序，確保調(diào)用方法的對(duì)象不為空。

ClassCastException：如果在進(jìn)行類(lèi)型轉(zhuǎn)換時(shí)，指定了錯(cuò)誤的目標(biāo)類(lèi)型，那么會(huì)拋出類(lèi)型轉(zhuǎn)換異常。如果要避免的話，要修改代碼，以確保指定了正確的要轉(zhuǎn)換的目標(biāo)類(lèi)型。

雖然RuntimeException一般用于表示編程錯(cuò)誤，在拋出運(yùn)行時(shí)異常時(shí)讓程序停掉，對(duì)代碼做一定的改正以讓程序可以再次正確運(yùn)行， 但是要注意到，運(yùn)行時(shí)異常是可以捕獲的，捕獲之后做出處理后，程序可以恢復(fù)執(zhí)行：

public static void main(String[] args) { 
  doSomething(); 
} 
public static void doSomething(){ 
  Object obj = null; 
  try { //運(yùn)行時(shí)異常也是可以捕獲的 
    obj.toString(); 
  } catch (RuntimeException e) { 
    System.out.println("拋出了運(yùn)行時(shí)異常, 異常的具體類(lèi)型：" + e.getClass().getName()); 
  } 
} 

打印結(jié)果為： 拋出了運(yùn)行時(shí)異常, 異常的具體類(lèi)型：java.lang.NullPointerException

另外，運(yùn)行時(shí)異常也可以在方法上聲明拋出，但是如果方法上聲明的是運(yùn)行時(shí)異常，那么方法的調(diào)用者可以選擇處理， 也可以選擇不處理。如果不處理的話，程序會(huì)終止，如果捕獲后做出處理，程序可以恢復(fù)運(yùn)行：

public static void main(String[] args) { 
  doSomething();  //不必處理方法聲明拋出的運(yùn)行時(shí)異常 
} 
 
public static void doSomething() throws RuntimeException{ 
   
  throw new RuntimeException(); 
} 

雖然運(yùn)行時(shí)異?？梢栽诜椒ㄉ下暶鲯伋觯部梢员徊东@，但是一般情況下我們不會(huì)這么做。因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)異常一般用于表示編程錯(cuò)誤，出現(xiàn)異常時(shí)讓程序停掉是合理的。對(duì)運(yùn)行時(shí)異常進(jìn)行捕獲和聲明拋出沒(méi)有多大的意義。比如捕獲了空指針異常，雖然進(jìn)行了處理以讓程序不至于崩潰，但是空對(duì)象要調(diào)用的方法，根本就沒(méi)有調(diào)用成功，這是不合理的。

如何合理使用異常

上面介紹了異常的定義和分類(lèi)，也提到了一些異常的使用原則。現(xiàn)在總結(jié)一下到底應(yīng)該如何使用異常：

1 重大的錯(cuò)誤使用Error。一般Error用于表示系統(tǒng)級(jí)別的或虛擬機(jī)層面上的錯(cuò)誤，在編程中很少使用。

2 有必要預(yù)防，并且處理后可以讓程序恢復(fù)執(zhí)行的情況使用編譯時(shí)受檢查異常。

3 編程錯(cuò)誤使用運(yùn)行時(shí)異常。

4 如果方法自己可以處理異常，那么可以選擇自己處理異常，如果方法不知道如何處理異常，那么拋給高層的方法調(diào)用者。

5 方法聲明拋向高層的異常，必須是對(duì)高層有意義并且高層能夠理解的異常。

下面再舉一個(gè)趣味性的例子。

老板派員工出去執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)，在這個(gè)過(guò)程中有兩個(gè)角色，員工是低層被調(diào)用者，老板是高層調(diào)用者。在這個(gè)過(guò)程中可能出現(xiàn)這么幾種情況。

1 老板讓員工出去執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)， 那么必須得給撥款（沒(méi)錢(qián)干不成事嘛）。那么如果老板沒(méi)給錢(qián)，或者給的錢(qián)不夠，那么員工可以選擇停止執(zhí)行。這屬于編程錯(cuò)誤，要求老板必須給足夠的錢(qián)才能繼續(xù)運(yùn)行。這種情況使用運(yùn)行時(shí)異常表示。

2 到了目的地后，要去辦公地點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)迷路了（可能方向感不好，轉(zhuǎn)向了），找不到公交車(chē)的站牌了。這個(gè)錯(cuò)誤自己完全可以解決，打個(gè)車(chē)就可以了。并且不能拋給老板，如果拋給老板，那么就等著被炒魷魚(yú)吧。老板每天很忙，他會(huì)這樣認(rèn)為：這員工這點(diǎn)事都辦不成。所以這是個(gè)受檢查異常，并且適合在內(nèi)部解決。

3 出差在外，加班太辛苦，在干到一半的時(shí)候，累病了。這就是比較嚴(yán)重的情況了，自己不能很好地解決（得去醫(yī)院）。這也是可以預(yù)見(jiàn)的異常，畢竟人都會(huì)得病嘛。這也屬于受檢查異常，自己不能解決，得拋向高層（老板）。但是應(yīng)該怎樣給老板說(shuō)呢？不能給老板說(shuō)“老板，我病了”，如果這樣給老板說(shuō)的話，老板會(huì)一頭霧水：“病了去醫(yī)院啊， 我又不是醫(yī)生”。那么怎么給老板說(shuō)呢？直接告訴老板任務(wù)不能完成就行了，當(dāng)然可以說(shuō)明為什么不能完成的原因（生病了）。這樣的話，老板就可以做出一些處理，可以另外再拍一個(gè)人去交接任務(wù)，也可以決定暫停任務(wù)。所以，拋向高層的異常，必須是對(duì)高層有意義并且高層能夠理解的異常。

下面用代碼描述這個(gè)過(guò)程：

public class DoWork { 
  public static class Boss{  //老板 
    private Employee emp; //員工對(duì)象 
    public Boss(Employee emp){ 
      this.emp = emp; 
    } 
    public void doWork(){  
      try { 
        emp.doWork();  //老板托員工外出執(zhí)行任務(wù),給員工塊錢(qián)的經(jīng)費(fèi) 
      } catch (TaskCannotCompleteException e) {  //任務(wù)無(wú)法完成 
        System.out.println("派出另一個(gè)員工去完成任務(wù)"); 
      }  
    } 
  } 
  public static class Employee{  //員工 
    //執(zhí)行任務(wù)，可能不能完成任務(wù) 
    public void doWork(float money) throws TaskCannotCompleteException{ 
      //  
      if(money < ){  //經(jīng)費(fèi)太少，無(wú)法執(zhí)行任務(wù) 
        throw new MoneyNotEnoughException(); 
      } 
      // 
      try { 
        goToWorkPlace(); 
      } catch (CannotFindBusException e) { //在去工作地點(diǎn)時(shí)找不到公交車(chē) 
        System.out.println("打車(chē)去"); 
      } 
      // 
      try { 
        workDayAndNight(); 
      } catch (TiredToSickException e) { //累病了 
        //告訴老板，任務(wù)無(wú)法完成 
        throw new TaskCannotCompleteException(); 
      } 
    } 
    //在去工作地點(diǎn)時(shí)可能找不到公交車(chē) 
    private void goToWorkPlace() throws CannotFindBusException{ 
      //throw new CannotFindBusException(); 
    } 
    //沒(méi)天沒(méi)夜的干活， 可能會(huì)累病 
    private void workDayAndNight() throws TiredToSickException{ 
      //throw new TiredToSickException(); 
    } 
  } 
  //找不到公交車(chē)異常 
  public static class CannotFindBusException extends Exception{} 
  //經(jīng)費(fèi)不足異常 
  public static class MoneyNotEnoughException extends RuntimeException{} 
  //累病異常 
  public static class TiredToSickException extends Exception{} 
  //任務(wù)無(wú)法完成異常 
  public static class TaskCannotCompleteException extends Exception{} 
  public static void main(String[] args) { 
    Boss boss = new Boss(new Employee()); 
    boss.doWork(); 
  } 
} 

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