Java中的异常处理

1. Java 中的异常分类

Java中的异常类均以Throwable为父类，而Throwable又派生出 Error 和 Exception 两类，区别如下

1.1 Error类及其子类

代表了JVM自身的异常。这一类异常发生时，无法通过程序来修正。例如系统崩溃、内存溢出等。与异常不同，错误表示程序无法继续执行下去，一般不需要进行捕获或处理。错误通常是由底层系统或环境导致的，它们是不可控的，最可靠的方式就是尽快地停止JVM的运行。

1.2 Exception类及其子类

Exception又分为运行时异常(RuntimeException)和非运行时异常， 这两种异常有很大的区别，也称之为非受检异常（Unchecked Exception）和受检异常（Checked Exception），其中Error类及其子类也是非受检异常。

• 受检异常：也称为“编译时异常”，编译器在编译期间检查的那些异常。由于编译器“检查”这些异常以确保它们得到处理，因此称为“检查异常”。如果抛出检查异常，那么编译器会报错，需要开发人员手动处理该异常，要么捕获，要么重新抛出。除了RuntimeException之外，所有直接继承 Exception 的异常都是检查异常。

• 非受检异常：也称为“运行时异常”，编译器不会检查运行时异常，在抛出运行时异常时编译器不会报错，当运行程序的时候才可能抛出该异常。Error及其子类和RuntimeException 及其子类都是非检查异常。

Java 中异常类的关系可以使用如下 UML 类图表示

受检异常和非受检异常是针对编译器而言的，是编译器来检查该异常是否强制开发人员处理该异常：

• 受检异常导致异常在方法调用链上显式传递，而且一旦底层接口的检查异常声明发生变化，会导致整个调用链代码更改。

• 使用非受检异常不会影响方法签名，而且调用方可以自由决定何时何地捕获和处理异常。

1.3 受检异常举例

编译器提示需要处理这个异常，这种异常处理有两种方式：

• 在方法签名上抛出此异常，由方法调用方处理
• 使用try-catch 捕获异常，内部处理

1.4 非受检异常异常举例

所有继承 RuntimeException 的异常都是非检查异常，直接抛出非检查异常编译器不会提示错误

方法直接抛出 RuntimeException 时，编译器并不会要求捕获或者抛出此异常。

2. try-catch

try-catch 关键字在Java 中主要用于捕获异常，并进行处理。简单示例如下：

在 try{} 代码块中，是可能抛出异常的代码或者调用了签名上会抛出异常的方法。cath{} 代码块中则是捕获异常，并处理异常。注意：catch 可以捕获多种异常，并根据异常种类不同，分开处理，但是要注意异常捕获的顺序。

在上面的示例中，先捕获了 IOException，IDE 就会提示下面的 FileNotFoundException 无需再被捕获了，因为 IOException 是 FileNotFoundException 的父类，捕获到 IOException 之后，其所有子类的异常捕获代码都会失效。

下面演示如何同时捕获多个异常，并用同一个分支处理：

当我们需要对多个异常分组处理时，可以使用 catch(Exception1 | Exception2 e) 来捕获多个异常。

3. try-catch-finally

try-catch-finally 用于在处理异常时，不管是否发生异常，都要执行的操作。示例代码如下：

try 代码块中发生了异常：

提问：为什么先打印了 finally 代码块中的内容，后打印了异常信息？

try 代码块未异常：

finally{} 一般用于资源的关闭，或者数据的清理， 但是也可以在 finally 中执行 return 命令来修改方法返回。示例代码如下：

提问：大家觉得这个cal 方法返回值是多少？为什么？

正常情况下，finally 代码块中的代码一定是会执行的，但是也有以下几种失效情况：

1. 在执行 try 或 catch 块之前 JVM 被非法终止，比如程序正在运行，但是使用 pkill -9 java 命令强行停止 Java 进程。

2. 在 try 或 catch 块中发生了 System.exit() 调用，导致 JVM 直接退出。

1. 在 try 或 catch 块中发生了死循环，导致程序无法继续执行。

2. 在 try 或 catch 块中发生了栈溢出异常（StackOverflowError）或虚拟机异常（如 OutOfMemoryError），导致 JVM 崩溃。

3. 程序所在的线程被强制中断或程序进程被操作系统杀死。

4. 在 try 或 catch 块中使用了 System.halt() 方法，显式终止 JVM。

5. 调用了 native 方法，而该方法中不包含 finally 块。

4. try-with-resources 用法

try-with-resources 是 Java 7 引入的一个语法结构，用于更加方便地处理需要关闭的资源。它可以自动关闭实现了 AutoCloseable 或 Closeable 接口的资源，无需手动编写 finally 块来关闭资源。try-with-resources 的语法形式是在 try 关键字之后使用圆括号括起来的资源声明列表。每个资源在括号中声明并初始化。当 try 块结束时，无论是否发生异常，这些资源都将自动关闭，而不需要显式调用 close() 方法。以下是一个读取文件并自动关闭流的示例：

FileInputStream 之所以可以自动关闭，是因为其继承了 InputStream 类，而InputStream类实现了 Closeable 接口，FileInputStream重写了 close()方法，以下是具体实现：

那如何证明使用 try-with-resources 时，close 方法真的被调用了呢？我们可以使用如下命令编译 App.java 文件，并看下生成的字节码文件

# -g 参数用于生成与调试相关的信息，包括调试符号和源代码行号。它允许在编译后的字节码中插入调试信息，以便在调试过程中可以精确地映射回源代码的行号和变量名
javac -g App.java

生成的 class 文件如下：

从上面的 class 文件中我们可以清楚看到 jvm 帮我们生成了一个 catch 代码块，用来捕获外层 try 代码块可能抛出的异常，并且在 catch 代码块中显式调用了 fis 的 close() 方法进行资源关闭。这就是为什么说 无论是否发生异常，这些资源都将自动关闭。

5. 异常处理规范

异常处理规范参考 《阿里巴巴代码开发规范》 中的约束。