基础篇：深入解析JAVA异常

• 方法中发生异常，会创建一个异常对象交给JVM处理，该异常对象包含异常名称，异常描述以及异常发生时应用程序的状态。创建异常对象并交给JVM的过程称为抛出异常。这会有一系列的方法调用，这系列方法调用的有序列表叫做调用栈
• JVM会顺着调用栈去查找看是否有可以处理异常的代码，当JVM发现可以处理异常的代码时，会把发生的异常传递给它。如果JVM没有找到可以处理该异常的代码块，JVM就会将该异常转交给默认的异常处理器，默认处理器会打印出异常信息

1 异常的分类和继承关系

• Throwable是Java语言中所有错误与异常的超类。Throwable包含两个子类：Error(错误)和Exception(异常)
• Error是程序中无法处理的，这些错误是不受检异常，非代码性错误。因此，当此类错误发生时，程序不应该去处理此类错误。按照惯例，我们也不应该实现任何新的Error子类的
• Exception是程序本身可以捕获并且可以处理的异常。Exception又分为两类：运行时异常(RuntimeException)和编译时异常(受检异常)

2 几种常见异常类的解析

• RuntimeException(非受检异常)是Java在虚拟机运行期间抛出异常的超类。执行方法期间抛出的RuntimeException的任何子类都无需在throws子句中进行声明，因为它是uncheckedExcepiton。常见五种RuntimeException

  • java.lang.ArithmeticException(算术异常)
  • java.lang.ClassCastException(类型转换异常)
  • java.lang.IllegalArgumentException(不合法的参数异常)
  • java.lang.IndexOutOfBoundsException(数组下标越界异常)
  • java.lang.NullPointerException(空指针异常)

• 受检异常定义: Exception 中除 RuntimeException 及其子类之外的异常。特点: Java编译器要求程序必须捕获或声明抛出这种异常

  • java.io.IOException(IO流异常)
  • java.lang.ClassNotFoundException(没找到指定类异常)
  • java.lang.NoSuchFieldException(没找到指定字段异常)
  • java.lang.NoSuchMetodException(没找到指定方法异常)
  • java.lang.IllegalAccessException(非法访问异常)
  • java.lang.InterruptedException(中断异常)

3 Java异常关键字

关键字	作用描述
try{ }	可能抛出异常的代码放在try语句块内，当try语句块内发生异常时，异常会被抛出
catch(e)	捕获异常e; catch用来捕获try语句块中发生的异常，可以声明多个catch，catch里也可以捕捉多个异常
finally	finally语句块总会被执行。主要用于回收在try代码块里打开的资源(如数据库连接、TCP连接和文件流)
throw	用于抛出异常
throws	声明该方法可能抛出的异常

• 注意： 执行try、catch或其他地方的return、throw语句前，需要执行finally内的代码。如果在finally中有return、throw语句，则在执行finally里的return或throw语句后，方法结束

public int hello(String fileName) throws RuntimeException{
    int a = 10;
    try{
        File file = new File(fileName);
        FileInputStream in = new FileInputStream(file);
        return a; // 返回值10
    }catch (FileNotFoundException e){
        System.out.println("error occurred");
    }catch (ArithmeticException | IndexOutOfBoundsException e){
        System.out.println("whatever");
    } finally{
        System.out.println("finally");
        a = 20; // finally修改a,也不会改变try里 return 10 的结局
        // return a; //如果此处返回，则返回值等于 20
    }
    return -1;
}

4 开发过程处理异常注意点

• 抛出明确的异常且对异常进行文档说明

  • 如果方法里有需要外部处理的异常，请声明throws抛出具体异常，方便调用方处理
  • 在方法上声明抛出异常时，也需要进行注释说明。目的是为了给调用者提供尽可能多的信息，方便处理异常
• 使用具有标识性的消息定义异常：方便精确定位问题

• 优先捕获最具体的子类异常

  • 如果先catch异常超类，如catch（Exception e），后面捕获catch(RunTimeExcption e)的代码是不会被执行的

• 不要捕获Throwable类

  • 因为Throwable是Error和Exception超类，Error是JVM、系统级别错误，一般不应捕捉处理
• 捕捉异常后不要不处理：导致无法定位异常错误的发生根源，建议至少也要日志输出下
• 不要记录并抛出异常：导致同一个异常输出多条相同日志，不容易找到错误根源

• 包装新异常时不要丢弃原始的异常

  • 如果丢弃原始的异常，将会丢失堆栈跟踪和原始异常的消息，会使得分析异常事件变得困难

• 注意：异常会影响性能

  • 异常处理的性能成本非常高，创建一个异常非常慢，抛出一个异常又会消耗1~5ms。尽量不要使用异常来控制代码的逻辑

5 异常和AutoCloseable(1.7-JDK的语法糖)

• 在捕捉异常处理，我们经常会在try里打开资源（TCP链接，文件流）。为了防止异常发生而导致资源没被关闭，所以资源的关闭，都需要放在finally代码快里执行
• 有没有方便的方式呢？在1.7 JDK后，java提供了try--with--resource语法糖，资源对象需要实现AutoCloseable，在try()里打开资源，相关资源就会自动关闭，不再需要手动执行，不管是正常退出或异常退出

• InputStream子类都继承了AutoCloseable，自动关闭资源类FileInputStream的使用示例

File file = new File("./text.txt");
try (FileInputStream in =new FileInputStream(file)){
    ...//数据操作
} catch (Exception e) {
    log.error(e.getMessage(), e);
    ...
}

6 throw和throws的区别

• throw 关键字用在方法内部，只能用于抛出一种异常，用来抛出方法或代码块中的异常，受查异常和非受查异常都可以被抛出
• throws 关键字用在方法声明上，可以抛出多个异常，用来标识该方法可能抛出的异常列表。一个方法用 throws 标识了可能抛出的异常列表，调用该方法的方法中必须包含可处理异常的代码，否则也要在方法签名中用 throws 关键字声明相应的异常

7 guava的Throwables类了解一下

• 如果需要对异常调用链操作，可以使用Throwables工具类，Throwables常用方法：

//以list的方式得到throwable的异常链
public static List<Throwable> getCausalChain(Throwable throwable)
//返回最底层的异常
public static Throwable getRootCause(Throwable throwable)
//把受检查的异常转换为运行时异常
//获取异常调用链的描述输出（每一行都有）
public static String getStackTraceAsString(Throwable throwable)
//如果异常是declaredType类似，则抛出异常，传递throwable
public static <X extends Throwable> void propagateIfInstanceOf(
      @Nullable Throwable throwable, Class<X> declaredType) throws X
//当且仅当它是一个RuntimeException和Error时，或者是一个X的实例时，传递throwable
void propagateIfPossible(Throwable, Class<X extends Throwable>) throws X
//将Throwable转为RuntimeException，不建议使用此方法
public static RuntimeException propagate(Throwable throwable)

• 实例

public static void main(String args[]) throws FileNotFoundException {
    try {
        File file = new File("./text.txt");
        FileInputStream inputStream = new FileInputStream(file);
    } catch (Exception e) {
        //获取异常调用栈信息，并打印（或者保存在其他地方）
        String errorMsg = Throwables.getStackTraceAsString(e);
        System.out.println(errorMsg);
        //如果e是FileNotFoundException，直接抛出
        Throwables.propagateIfInstanceOf(e, FileNotFoundException.class);
        //其他Throwable 转为 RuntimeException类抛出
        throw Throwables.propagate(e);
    }
}

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参考文章

• Java异常面试题
• Guava的异常工具类--Throwables