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Java異常處理:給程序罩一層保險

發布時間:2020-07-04 07:39:16 來源:網絡 閱讀:171 作者:沉默王二 欄目:編程語言

本著負責任的態度,我們程序員在寫代碼的時候,都非常的嚴謹。但程序在運行的時候,往往會出現一些令人意想不到的錯誤,導致那些不被期望的事件發生,最終,程序沒有按照我們的預期正常地執行下去——異常發生了,是任程序自生自滅,還是將錯誤輸出給用戶?

Java為此提供的解決方案是——異常處理機制。

異常處理機制能夠讓程序在異常發生時,按照代碼預先設定的異常處理規則,針對性地處理異常——要么恢復到程序一開始的樣子,要么停止運行把詳細的錯誤信息拋出來,讓我們程序員知道哪里出了錯,然后做出對應的優化。

人這一生,總會遇到一些不可預料的麻煩,這些麻煩可能會讓我們遭受沉重的打擊。為了減輕因此承受的負擔,我們就會買保險。

異常處理機制在一定程度上保證了程序的健壯性,就好像給程序罩了一層保險

01、 異常的分類

在Java中,異常被稱為Throwable,可分為Error和Exception(英文直譯為例外,但通常被稱為真的‘異常’)。

Error:代表了Java虛擬機(Java Virtual Machine)本身的錯誤,不能通過代碼進行處理。我們程序員最熟悉的Error就是OutOfMemoryError,該錯誤的原因是由于程序不嚴謹,產生了過多的垃圾,導致Java虛擬機內存溢出。

Exception:代表了程序運行時出現的各種例外(不被期望發生的事件),可分為檢查(checked)異常和非檢查(unchecked)異常。

編譯器強制要求程序員為檢查異常做預處理工作——捕獲異常并處理或者拋出異常,否則編譯器就會提示錯誤。常見的這類異常有SQLExceptionIOExceptionClassNotFoundException

編譯器不會提示非檢查異常,也不要求在程序中處理這些異常。但通常情況下,程序員應該對這些異常有所防范 。比如說在進行除法運算的時候要對除數進行檢查,保證其不能為0,否則程序在運行時就會拋出ArithmeticException,如果這樣的異常發生了,那只能說明編寫這段代碼的程序員很粗心。

可查看下圖了解Java異常的分類:

Java異常處理:給程序罩一層保險

02、 異常發生了

來看程序清單3-1:

package com.cmower.java_demo.twelve;

public class Cmower {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(2 / 0);
        System.out.println("程序已終止執行");
    }

}
/*****************************************
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at com.cmower.java_demo.twelve.Cmower.main(Cmower.java:6)
*****************************************/

當除數為0時,將拋出ArithmeticException異常,程序不再繼續執行——異常信息打印得非常詳細,我們可以找到哪一行出了錯,并且知道錯誤是由于除數為0引發的;假如不知道錯誤怎么解決,可以把第一行的錯誤信息復制粘貼進行搜索,有不少答案正是你需要的。

03 異常處理

程序清單3-1沒有使用異常處理機制,也可以順利編譯,因為ArithmeticException異常是非檢查異常。那如果遇到檢查異常呢?

編譯器會提醒異常未處理,見下圖:

Java異常處理:給程序罩一層保險

具體的代碼如下:

public class Cmower {

    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fileIn = new FileInputStream("cmower.jpg");
    }

}

那該如何處理異常呢?

如果是非檢查異常,就需要在編碼階段對可能發生的錯誤進行規避,比如說,檢查除數是否為0,如果為0就不要再做除法運算了。

如果是檢查異常,做法大致有兩種。

1)直接拋出錯誤

大學快畢業的時候,我感覺很迷茫,不知道未來要做什么,于是就打電話向父母求助,他們就勸我去一家軟件培訓園接受培訓——自己決定不了的,就向上級請示。

這種現實的場景在Java中竟然也能找到相似之處。當一個方法不知道該怎么處理異常時,就可以使用throws關鍵字將編譯器提醒的錯誤拋出,拋出的錯誤直接交給方法調用者來處理。示例如下:

public class Cmower {

    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        FileInputStream fileIn = new FileInputStream("cmower.jpg");
    }

}

2)捕獲錯誤

在軟件培訓園接受了兩個月的培訓后,我就被江蘇富士通錄用了,然后一干就是三年半。這三年多時間,我成長了很多,技術得到了很大的鍛煉,于是就在五年前回到了洛陽——這一次,我沒再向父母請示,因為我翅膀硬了,可以自己做決定了。

這種現實的場景在Java中仍然能找到相似之處。當一個方法知道自己該怎么處理異常時,就可以使用try塊將編譯器提醒出錯的代碼段進行捕獲,然后在catch塊中做出對應的處理。示例如下:

public class Cmower {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileInputStream fileIn = new FileInputStream("cmower.jpg");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.err.println("讀取的文件未找到:" + e.getMessage());
        }
    }

}

在我初學Java的時候,總喜歡直接捕獲通用異常Exception,而不是特定的異常(比如FileNotFoundException),因為這樣做很省事,除了少寫幾個字母之外,還不必擔心其他異常出現時再另外捕獲。

但這樣做是有問題的。因為在日常的開發中,我們希望代碼能夠直觀地體現出盡量多的信息,但不具體的Exception會隱藏掉那些應該呈現出來的信息。

04、 異常處理的實戰

1)表單驗證

當我們需要在服務器端對用戶輸入的內容進行檢查時,就可以利用異常處理機制。怎么做呢?

第一步,自定義異常類,繼承RuntimeException(那些不受檢查的異常類都繼承自該類)。

public class OrderException extends RuntimeException {

    public OrderException() {
        super();
    }

    public OrderException(String message) {
        super(message);
    }

}

第二步,表單驗證的時候,遇到不符合要求的用戶輸入時使用throw關鍵字拋出自定義異常。

public static void check(String input) {
    if (input == null) {
        throw new OrderException("輸入值不能為空");
    }

    if (input.length() < 10) {
        throw new OrderException("字符串長度不能少于10個");
    }
}

第三步,對自定義異常捕獲,做出對應處理。

public class Cmower {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            check(args[0]);
        } catch (OrderException e) {
            System.err.println("用戶輸入條件有誤:" + e.getMessage());
        }
    }

}

為什么要使用自定義異常來處理用戶輸入呢?因為用戶輸入需要檢查很多項,而異常處理機制會在遇到第一項錯誤的時候就停下來,后面的代碼是不會執行的——很貼合表單驗證的場景。

2)使用日志記錄異常的堆棧信息

在之前的例子當中,我們一直把錯誤信息打印在控制臺,但正式的應用當中,日志是要被記錄在日志文件中的,因為控制臺記錄的信息是有限的。

限于篇幅原因,日志相關的組件log4j、slf4j以及他們在項目中的配置請查閱資料。

當配置好日志組件后,就可以在需要記錄日志信息的類中創建Logger,然后在catch塊中使用logger.error(e.getMessage(), e);記錄詳細的異常堆棧信息。具體示例如下:

package com.cmower.java_demo.twelve;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

public class Cmower {
    protected static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Cmower.class);
    public static void check(String input) {
        if (input == null) {
            throw new OrderException("輸入值不能為空");
        }

        if (input.length() < 10) {
            throw new OrderException("字符串長度不能少于10個");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            check(null);
        } catch (OrderException e) {
            logger.error(e.getMessage(), e);
        }
    }

}
/*****************************************
ERROR 2019-01-08 21:38:35,696 com.cmower.java_demo.twelve.Cmower: 輸入值不能為空
com.cmower.java_demo.twelve.OrderException: 輸入值不能為空
    at com.cmower.java_demo.twelve.Cmower.check(Cmower.java:10)
    at com.cmower.java_demo.twelve.Cmower.main(Cmower.java:20)
*****************************************/

05、 finally

對于一些代碼,我們希望無論try塊中的異常是否拋出,它們都能夠得到執行,這就需要用到finally——不管異常是否發生,只要對應的try執行了,則它一定也執行。

finally塊通常用來做資源釋放操作:關閉文件、關閉socket連接、關閉數據庫連接等等。示例如下:

try {
    Socket socket = new Socket(serverIp, serverPort);
} catch (IOException e) {
    logger.error(e.getMessage(), e);
} finally {
    socket.close();
}

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