Java异常（Exception）处理及常见异常

很多事件并非总是按照人们自己设计意愿顺利发展的，经常出现这样那样的异常情况。例如： 你计划周末郊游，计划从家里出发→到达目的→游泳→烧烤→回家。但天有不测风云，当你准备烧烤时候突然天降大雨，只能终止郊游提前回家。“天降大雨”是一种异常情况，你的计划应该考虑到这样的情况，并且应该有处理这种异常的预案。

计算机程序的编写也需要考虑处理这些异常情况，异常（exception）是在运行程序时产生的一种异常情况，已经成为了衡量一门语言是否成熟的标准之一。目前的主流编程语言，如 C++、c#、Ruby 和 Python 等大都提供了异常处理机制。

异常简介

Java 中的异常又称为例外，是一个在程序执行期间发生的事件，它中断正在执行程序的正常指令流。为了能够及时有效地处理程序中的运行错误，必须使用异常类，这可以让程序具有极好的容错性且更加健壮。 

在 Java 中一个异常的产生，主要有如下三种原因：

1、Java 内部错误发生异常，Java 虚拟机产生的异常。

2、编写的程序代码中的错误所产生的异常，例如空指针异常、数组越界异常等。

3、通过 throw 语句手动生成的异常，一般用来告知该方法的调用者一些必要信息。

Java 通过面向对象的方法来处理异常。在一个方法的运行过程中，如果发生了异常，则这个方法会产生代表该异常的一个对象，并把它交给运行时的系统，运行时系统寻找相应的代码来处理这一异常。

我们把生成异常对象，并把它提交给运行时系统的过程称为拋出（throw）异常。运行时系统在方法的调用栈中查找，直到找到能够处理该类型异常的对象，这一个过程称为捕获（catch）异常。

例 1

为了更好地理解什么是异常，下面来看一段非常简单的 Java 程序。下面的示例代码实现了允许用户输入 1~3 以内的整数，其他情况提示输入错误。

import java.util.Scanner;

public class Test01 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        System.out.println("请输入您的选择：（1~3 之间的整数）");
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        int num = input.nextInt();
        switch (num) 
        {
        case 1:
            System.out.println("one");
            break;
        case 2:
            System.out.println("two");
            break;
        case 3:
            System.out.println("three");
            break;
        default:
            System.out.println("error");
            break;
        }
    }
}

正常情况下，用户会按照系统的提示输入 1~3 之间的数字。但是，如果用户没有按要求进行输入，例如输入了一个字母“a”，则程序在运行时将会发生异常，运行结果如下所示：

请输入您的选择：（1~3 之间的整数）
a
Exception in thread "main" java.util.InputMismatchException
        at java.util.Scanner.throwFor(Unknown Source)
        at java.util.Scanner.next(Unknown Source)
        at java.util.Scanner.nextInt(Unknown Source)
        at java.util.Scanner.nextInt(Unknown Source)
        at text.text.main(text.java:11)

异常类型

为了能够及时有效地处理程序中的运行错误，Java 专门引入了异常类。在 Java 中所有异常类型都是内置类 java.lang.Throwable 类的子类，即 Throwable 位于异常类层次结构的顶层。Throwable 类下有两个异常分支 Exception 和 Error，如图 1 所示。

图 1  异常结构图

由图 2 可以知道，Throwable 类是所有异常和错误的超类，下面有 Error 和 Exception 两个子类分别表示错误和异常。其中异常类 Exception 又分为运行时异常和非运行时异常，这两种异常有很大的区别，也称为不检查异常（Unchecked Exception）和检查异常（Checked Exception）。

1、Exception 类用于用户程序可能出现的异常情况，它也是用来创建自定义异常类型类的类。

2、Error 定义了在通常环境下不希望被程序捕获的异常。一般指的是 JVM 错误，如堆栈溢出。

本节不讨论关于 Error 类型的异常处理，因为它们通常是灾难性的致命错误，不是程序可以控制的。接下来将讨论 Exception 类型的异常处理。

运行时异常都是 RuntimeException 类及其子类异常，如 NullPointerException、IndexOutOfBoundsException 等，这些异常是不检查异常，程序中可以选择捕获处理，也可以不处理。这些异常一般由程序逻辑错误引起，程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。

非运行时异常是指 RuntimeException 以外的异常，类型上都属于 Exception 类及其子类。从程序语法角度讲是必须进行处理的异常，如果不处理，程序就不能编译通过。如 IOException、ClassNotFoundException 等以及用户自定义的 Exception 异常（一般情况下不自定义检查异常）。

表 1 和表 2 分别列出了 java.lang 中定义的运行时异常和非运行时异常的类型及作用。