第七章 异 常
本模块讲述建立在Java编程语言中的错误处理装置。
第一节 相关问题
讨论—下述问题与本模块中的材料相关：
在大部分编程语言中，如何解决运行时错误？
第二节 目 的
本模块学习结束后，能够：
定义异常
使用try,catch和finally语句
描述异常分类
开发程序来处理自己的异常
第三节 异 常
异 常
异常类定义程序所遇到的轻微错误
发生下列情况时，会出现异常：
想打开的文件不存在
网络连接中断
受控操作数超出预定范围
非常感兴趣地正在装载的类文件丢失
错误类定义严重的错误条件
7.3.1 介绍
什么是异常？在Java编程语言中，异常类定义程序中可能遇到的轻微的错误条件。可以写代码来处理异常并继续程序执行，而不是让程序中断。
在程序执行中，任何中断正常程序流程的异常条件就是错误或异常。例如，发生下列情况时，会出现异常：
想打开的文件不存在
网络连接中断
受控操作数超出预定范围
非常感兴趣地正在装载的类文件丢失
在Java编程语言中，错误类定义被认为是不能恢复的严重错误条件。在大多数情况下，当遇到这样的错误时，建议让程序中断。
Java编程语言实现C++异常来帮助建立弹性代码。在程序中发生错误时，发现错误的方法能抛出一个异常到其调用程序，发出已经发生问题的信号。然后，调用方法捕获抛出的异常，在可能时，再恢复回来。这个方案给程序员一个写处理程序的选择，来处理异常。
通过浏览API，可以决定方法抛出的是什么样的异常。
7.3.2 实例
考虑一下HelloWorld.java程序版本的简单扩展，它通过信息来循环：
public class HelloWorld {
public static void main (String args[]) {
int i = 0;
String greetings [] = {
"Hello world!",
"No, I mean it!",
"HELLO WORLD!!"
};
while (i < 4) {
System.out.println (greetings[i]);
i++;
}
}
}
正常情况下，当异常被抛出时，在其循环被执行四次之后，程序终止，并带有错误信息，就象前面所示的程序那样。
c:\student\> java HelloWorld
Hello world!
No, I mean it!
HELLO WORLD!!
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
at HelloWorld.main(HelloWorld.java:12)
异常处理允许程序捕获异常，处理它们，然后继续程序执行。它是分层把关，因此，错误情况不会介入到程序的正常流程中。特殊情况发生时，在与正常执行的代码分离的代码块中被处理。这就产生了更易识别和管理的代码。
第四节 异常处理
Java编程语言提供了一个来考虑哪个异常被抛出以及如何来恢复它的机制。
7.4.1 try和catch语句
try和catch语句
try {
// code that might throw a particular exception
} catch (MyExceptionType e) {
// code to execute if a MyExceptionType exception is thrown
} catch (Exception e) {
// code to execute if a general Exception exception is thrown
}
要处理特殊的异常，将能够抛出异常的代码放入try块中，然后创建相应的catch块的列表，每个可以被抛出异常都有一个。如果生成的异常与catch中提到的相匹配，那么catch条件的块语句就被执行。在try块之后，可能有许多catch块，每一个都处理不同的异常。
1. try {
2. // code that might throw a particular exception
3. } catch (MyExceptionType e) {
4. // code to execute if a MyExceptionType exception is thrown
5. } catch (Exception e) {
6. // code to execute if a general Exception exception is thrown
7. }
7.4.2 调用栈机制
如果方法中的一个语句抛出一个没有在相应的try/catch块中处理的异常，那么这个异常就被抛出到调用方法中。如果异常也没有在调用方法中被处理，它就被抛出到该方法的调用程序。这个过程要一直延续到异常被处理。如果异常到这时还没被处理，它便回到main()，而且，即使main()不处理它，那么，该异常就异常地中断程序。
考虑这样一种情况，在该情况中main()方法调用另一个方法（比如，first()），然后它调用另一个（比如，second()）。如果在second()中发生异常，那么必须做一个检查来看看该异常是否有一个catch；如果没有，那么对调用栈（first()）中的下一个方法进行检查，然后检查下一个（main()）。如果这个异常在该调用栈上没有被最后一个方法处理，那么就会发生一个运行时错误，程序终止执行。
7.4.3 finally语句
finally语句
try {
startFaucet();
waterLawn();
}
finally {
stopFaucet();
}
finally语句定义一个总是执行的代码块，而不考虑异常是否被捕获。下述样板代码来自Frank Yellin弗兰克叶林的白皮书《Java中的低级安全》：
try {
startFaucet();
waterLawn();
}
finally {
stopFaucet();
}
在前面的例子中，即使异常在打开开关或给草地浇水时发生，开关也能被关掉。try 后面的括号中的代码被称做保护码。
如果终止程序的System.exit()方法在保护码内被执行，那么，这是finally语句不被执行的唯一情况。这就暗示，控制流程能偏离正常执行顺序，比如，如果一个return语句被嵌入try块内的代码中，那么，finally块中的代码应在return前执行。
7.4.4 重访前例
下面的例子是第169页main()方法的重写。本程序以前的版本中产生的异常被捕获，数组索引重新设定，使下述程序继续运行。
public static void main (String args[]) {
int i = 0;
String greetings [] = {
"Hello world!",
"No, I mean it!",
"HELLO WORLD!!"
};
while (i < 4) {
try {
System.out.println (greetings[i]);
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
System.out.println( "Re-setting Index Value");
i = -1;
} finally {
System.out.println("This is always printed");
}
i++;
} // end while()
} // end main()
当循环被执行时，下述在屏幕上出现的信息将改变。
Hello world!
This is always printed
No, I mean it!
This is always printed
HELLO WORLD!!
This is always printed
Re-setting Index Value
This is always printed
第五节 异常分类
在Java编程语言中，异常有三种分类。Java.lang.Throwable类充当所有对象的父类，可以使用异常处理机制将这些对象抛出并捕获。在Throwable类中定义方法来检索与异常相关的错误信息，并打印显示异常发生的栈跟踪信息。它有Error和Exception两个基本子类，如下图所示：
Throwable类不能使用，而使用子类异常中的一个来描述任何特殊异常。每个异常的目的描述如下：
Error表示恢复不是不可能但很困难的情况下的一种严重问题。比如说内存溢出。不可能指望程序能处理这样的情况。
RuntimeException表示一种设计或实现问题。也就是说，它表示如果程序运行正常，从不会发生的情况。比如，如果数组索引扩展不超出数组界限，那么，ArrayIndexOutOfBoundsException异常从不会抛出。比如，这也适用于取消引用一个空值对象变量。因为一个正确设计和实现的程序从不出现这种异常，通常对它不做处理。这会导致一个运行时信息，应确保能采取措施更正问题，而不是将它藏到谁也不注意的地方。
其它异常表示一种运行时的困难，它通常由环境效果引起，可以进行处理。例子包括文件未找到或无效URL异常（用户打了一个错误的URL），如果用户误打了什么东西，两者都容易出现。这两者都可能因为用户错误而出现，这就鼓励程序员去处理它们。
第六节 共同异常
共同异常
ArithmeticException
NullPointerException
NegativeArraySizeException
ArrayIndexoutofBoundsException
SecurityException
Java编程语言提供几种预定义的异常。下面是可能遇到的更具共同性的异常中的几种：
ArithmeticException—整数被0除，运算得出的结果。
int I =12 / 0；
NullPointerException—当对象没被实例化时，访问对象的属性或方法的尝试：
Date d= null;
System.out.println(d.toString());
NegativeArraySizeException—创建带负维数大小的数组的尝试。
ArrayIndexoutofBoundsException—访问超过数组大小范围的一个元素的尝试。
SecurityException—典型地被抛出到浏览器中，SecurityManager类将抛出applets的一个异常，该异常企图做下述工作（除非明显地得到允许）：
访问一个本地文件
打开主机的一个socket，这个主机与服务于applet的主机不是同一个。
在运行时环境中执行另一个程序
第七节 处理或声明规则
处理或声明规则
用try-catch-finally块来处理异常
使用throws子句声明代码能引起一个异常
为了写出健壮的代码，Java编程语言要求，当一个方法在栈（即，它已经被调用）上发生Exception（它与Error或RuntimeException不同）时，那么，该方法必须决定如果出现问题该采取什么措施。
程序员可以做满足该要求的两件事：
第一，通过将Try｛｝catch（）｛｝块纳入其代码中，在这里捕获给被命名为属于某个超类的异常，并调用方法处理它。即使catch块是空的，这也算是处理情况。
第二，让被调用的方法表示它将不处理异常，而且该异常将被抛回到它所遇到的调用方法中。它是按如下所示通过用throws子句标记的该调用方法的声明来实现的：
public void troublesome() throws IOException
关键字throws之后是所有异常的列表，方法可以抛回到它的调用程序中。尽管这里只显示了一个异常，如果有成倍的可能的异常可以通过该方法被抛出，那么，可以使用逗号分开的列表。
是选择处理还是选择声明一个异常取决于是否给你自己或你的调用程序一个更合适的候选的办法来处理异常。
注—由于异常类象其它类一样被组编到层次中，而且由于无论何时想要使用超类都必须使用子类， 因此，可以捕获异常“组”并以相同的捕获代码来处理它们。例如，尽管IOExceptions（EOFException,FileNotFoundException等等）有几种不同的类型，通过俘获IOException，也可以捕获IOException任何子类的实例。
第八节 创建自己的异常
7.8.1 介绍
用户定义异常是通过扩展Exception类来创建的。这种异常类可以包含一个“普通”类所包含的任何东西。下面就是一个用户定义异常类例子，它包含一个构造函数、几个变量以及方法：
public class ServerTimedOutException extends Exception {
private String reason;
private int port;
public ServerTimedOutException (String reason,int port){
this.reason = reason;
this.port = port;
}
public String getReason() {
return reason;
}
public int getPort() {
return port;
}
}
使用语句来抛出已经创建的异常：
throw new ServerTimedOutException
("Could not connect", 80);
7.8.2 实例
考虑一个客户服务器程序。在客户代码中，要与服务器连接，并希望服务器在5秒钟内响应。如果服务器没有响应，那么，代码就如下所述抛出一个异常（如一个用户定义的ServerTimedOutException）。
1. public void connectMe(String serverName) throws
ServerTimedOutException {
int success;
int portToConnect = 80;
success = open(serverName, portToConnect);
if (success == -1) {
throw new ServerTimedOutException(
"Could not connect", 80);
}
}
要捕获异常，使用try语句：
public void findServer() {
. . .
try {
connectMe(defaultServer);
} catch(ServerTimedOutException e) {
System.out.println("Server timed out, trying alternate");
try {
connectMe(alternateServer);
} catch (ServerTimedOutException e1) {
System.out.println("No server currently available");
}
}
.. .
注—try和catch块可以如前例所述那样被嵌套。
也可能部分地处理一个异常然后也将它抛出。如：
try {
.....
.....
} catch (ServerTimedOutException e) {
System.out.println("Error caught ");
throw e;
}
练习：处理并创建异常
练习目的—通过编写可以创建并处理异常的Java软件程序，可以获得异常机制的经验。
一、准备
为了成功地完成该实验，必须理解处理运行时错误的异常的概念。
二、任务
一级实验：处理一个异常
1. 使用第169页上的样板异常程序在数组索引超出数组大小时创建一个异常。（或修改自己的程序以便创建一个异常。）
2. 使用try和catch语句从异常进行恢复。
二级实验：创建自己的异常
使用模块5中创建的bank包并附加下述异常：
AccountOverdrawnException—当有了这个要取出比帐户上更多的钱的尝试时。
InvalidDepositException—当无效钱数（小于0）存入时。
三、练习总结
讨论—花几分钟时间讨论实验练习中所取得的经验、问题或发现。
经验 解释 总结 应用
四、检查进步情况
在继续下一个模块前，检查一下，确信能够：
定义异常
使用try，catch和finally语句
描述异常分类
确认共同异常
开发程序来处理自己的异常
五、思考
Java应用环境有什么特征，使它支持用户界面的开发？
