java异常:是一种错误情况,是程序不希望出现的现象,但是由于程序本身的设计逻辑和运行的环境等因素,出现了异常的情况 异常的意义:不允许程序沿着其正常的路径继续走下去,并告诉我们程序发生了什么问题。
1、程序编译期间,由编译器对代码进行编译,遇到错误会给出提示
2、程序运行期间,运行时出现了不可预料的错误,会抛出异常
引入一个概念“监控区域”: 一段可能产生异常的代码并且后面跟着处理异常的代码
一个方法内部出现问题,或者一个方法内部调用其他方法的时候出现问题,当前程序会立刻中断。如果你不希望程序中断,可以在这个块儿中增加一个“尝试”各种可能产生各种异常的方法调用,它就是try块:
try{
String bianmaqianxian = null ;
bianmaqianxian.equals("编码前线");}
必须紧跟在try后面,当你希望对异常做出处理,异常处理程序就是你最好的选择,在这里你可以针对每种想要捕获的异常,准备相应的应对措施,这就是catch
try{
String bianmaqianxian = null ;
bianmaqianxian.equals("编码前线");}catch(Type1 e1){
e1.printStackTrace();}catch(Type2 e2){
e2.printStackTrace();}catch(Type3 e3){
e3.printStackTrace();} // etc...
当异常抛出后,异常处理机制会寻找与异常类型匹配的catch块儿,例如type2类型的异常就会执行e2.printStackTrace();
注意一点:当异常处理机制匹配到了一个异常处理程序时,会在当前异常程序处理完毕后结束整个异常处理环节,其他的异常处理程序不会再执行。
例如:Exception类型的异常涵盖了RuntimeException类型异常,但是并不会执行Exception异常处理程序
try{
String bianmaqianxian = null ;
bianmaqianxian.equals("编码前线");}catch(RuntimeException e){
System.out.println("RuntimeException");
e.printStackTrace();}catch(Exception e){
System.out.println("Exception");
e.printStackTrace();}
RuntimeException
java.lang.NullPointerException
at com.umbrellacore.privilege.controller.aaa.main(aaa.java:7)Process finished with exit code 0
这种模型将假设错误非常关键,以至于程序无法返回到异常发生的地方继续执行,一旦异常抛出错误就意味着世界末日,意味着死亡,意味着GG
异常处理程序发现了错误,并且修复了错误然后重新调用出问题的方法,并且认为第二次调用该方法会成功。通常可以将try块放入while循环中,不断执行方法,直到得到满意的结果。
日复一日,年复一年,伟大的程序员们认为恢复模型会带来很多非通用性的代码,增加了维护难度,因为你需要穷举出各种可能的问题和异常的解决办法,并且一旦异常始终无法正常解决,就会陷入无限的循环中。说白了就是管的越细越会给自己造成不必要的麻烦。我们为什么不管一个大面儿,兵来将挡水来土掩,直接抛出来更容易维护。
所谓的自定义异常就是java提供的异常体系无法满足你的需求,说白了就是有些异常系统无法预见,需要人为干预。所以才有自定义异常的方式,要自己定义一个异常必须从已有的异常类进行继承。
如何自定义异常类:
public class MyException extends Exception {
public MyException(){}
public MyException(String exceptionMassage){
super(exceptionMassage); //明确调用基类的构造器,接收一个字符串为参数
}}public static void main(String[] args) {
try{
String bianmaqianxian = null ;
try{
bianmaqianxian.equals("编码前线");
} catch (Exception e){
throw new MyException("bianmaqianxian = null");
}
} catch (MyException e){
System.out.println("RuntimeException");
e.printStackTrace();
}}
com.umbrellacore.privilege.controller.MyException: bianmaqianxian = null
at com.umbrellacore.privilege.controller.aaa.main(aaa.java:10)RuntimeExceptionProcess finished with exit code 0
所有的标准异常类都有两个构造器,一个是默认构造器,一个是接受字符串作为参数,以便把相关参数放入异常对象的构造器。
2.1中出现了throw这个关键字,throw这个动作类似return,但是他们之间是不同的。可以简单的把异常处理看成一种不同的返回机制,此外还可以抛出任意类型的Throwable对象,他是异常类型的根类。
对于不同的错误信息,会抛出不同的异常类型,错误信息可以保存在异常对象的内部,或者用异常类的名字来暗示,通常异常对象中仅有的信息就是异常类型。
上面说了那么多,对异常大概有了一个初步的了解,起码做到了会用,但是背后的原理究竟是什么,下面来完整剖析一下异常的基本原理。
Throwable : Throwable类是整个Java异常体系的超类
======顶层Throwable构造器======public Throwable() {
fillInStackTrace(); //在Throwable对象中填充执行的堆栈信息。此方法在Throwable对象中记录当前线程的栈帧的状态信息}public Throwable(String message) {
fillInStackTrace();
detailMessage = message;}public Throwable(String message, Throwable cause) {
fillInStackTrace();
detailMessage = message;
this.cause = cause;}public Throwable(Throwable cause) {
fillInStackTrace();
detailMessage = (cause==null ? null : cause.toString());
this.cause = cause;}
可以看到这里出镜最多的是fillInStackTrace这个方法,其他的都是detailMassage,也就是异常的语句。所以我们把关注点聚焦在fillInStackTrace这个方法上!
private static final StackTraceElement[] UNASSIGNED_STACK = new StackTraceElement[0];private StackTraceElement[] stackTrace = UNASSIGNED_STACK; //stackTrace 指向 UNASSIGNED_STACK public synchronized Throwable fillInStackTrace() {
if (stackTrace != null ||
backtrace != null /* Out of protocol state */ ) {
fillInStackTrace(0);
stackTrace = UNASSIGNED_STACK;
}
return this;
}private native Throwable fillInStackTrace(int dummy);
从上述代码中来进行分析
首先定义了一个数组,数组的类型是StackTraceElement。而且采用了final类型的数组,证明其不可在引用其他类型
来看看这个Element都含哪些东西:
public final class StackTraceElement implements java.io.Serializable {//可以看出这是一个final class,说明他是一个基础类不许被继承。
private String declaringClass; // 方法的类名
private String methodName; //方法名
private String fileName; //文件名
private int lineNumber; // 调用的行数// =========构造器======public StackTraceElement(String declaringClass, String methodName,
String fileName, int lineNumber) {
this.declaringClass = Objects.requireNonNull(declaringClass, "Declaring class is null");
this.methodName = Objects.requireNonNull(methodName, "Method name is null");
this.fileName = fileName;
this.lineNumber = lineNumber;}
接下来回到fillInStackTrace方法,它还调用了fillInStackTrace(0) 经查看其实调用的是
private native Throwable fillInStackTrace(int dummy);
这是个native方法,也就是个底层本地方法来获取当前线程的堆栈信息。据悉这是一个非常耗时的方法。如果我们仅仅需要用到异常的传播性质,而不关心异常的堆栈信息,那么完全可以在自定义异常类的时候重写fillInStackTrace()方法。
最后我们看一下我们常用的几种打印异常的方法,他们的底层原理
err是运行期异常和错误反馈的输出流方向。此方法将此对象的堆栈跟踪输出至错误输出流。 输出的第一行包含此对象的 toString() 方法的结果。剩余行表示以前由方法 fillInStackTrace() 记录的数据。
public void printStackTrace() {
printStackTrace(System.err);
}
public void printStackTrace(PrintStream s) {
printStackTrace(new WrappedPrintStream(s));}private void printStackTrace(PrintStreamOrWriter s) {
// Guard against malicious overrides of Throwable.equals by
// using a Set with identity equality semantics.
Set<Throwable> dejaVu =
Collections.newSetFromMap(new IdentityHashMap<Throwable, Boolean>());
dejaVu.add(this);
synchronized (s.lock()) {
// Print our stack trace
s.println(this);
StackTraceElement[] trace = getOurStackTrace();
for (StackTraceElement traceElement : trace)
s.println("\tat " + traceElement);
// Print suppressed exceptions, if any
for (Throwable se : getSuppressed())
se.printEnclosedStackTrace(s, trace, SUPPRESSED_CAPTION, "\t", dejaVu);
// Print cause, if any
Throwable ourCause = getCause();
if (ourCause != null)
ourCause.printEnclosedStackTrace(s, trace, CAUSE_CAPTION, "", dejaVu);
}}
可以看出这里输出了类的信息+定位信息 注意这里的getLocalizedMessage 其实就是 return detailMessage,该值可以自定义字符串,也可以是cause.toString 详见上面的构造器
public String toString() {
String s = getClass().getName();
String message = getLocalizedMessage();
return (message != null) ? (s + ": " + message) : s;}
可以看出返回的仅仅是detailMessage
public String getMessage() {
return detailMessage;}
这个方法返回的是上面介绍的StackTraceElement数组的信息,而且会根据栈的深度去遍历,往数组里放入内容的其实是调用了一个本地方法native StackTraceElement getStackTraceElement(int index); 获得的是栈的信息
public StackTraceElement[] getStackTrace() {
return getOurStackTrace().clone();}private synchronized StackTraceElement[] getOurStackTrace() {
// Initialize stack trace field with information from
// backtrace if this is the first call to this method
if (stackTrace == UNASSIGNED_STACK ||
(stackTrace == null && backtrace != null) /* Out of protocol state */) {
int depth = getStackTraceDepth();
stackTrace = new StackTraceElement[depth];
for (int i=0; i < depth; i++)
stackTrace[i] = getStackTraceElement(i);
} else if (stackTrace == null) {
return UNASSIGNED_STACK;
}
return stackTrace;}
Error表示程序在运行期间出现了十分严重、不可恢复的错误
======Error======public class Error extends Throwable {
static final long serialVersionUID = 4980196508277280342L;
public Error() { super(); }
public Error(String message) { super(message); }
public Error(String message, Throwable cause) { super(message, cause); }
public Error(Throwable cause) { super(cause); }
protected Error(String message, Throwable cause, boolean enableSuppression, boolean writableStackTrace) { super(message, cause, enableSuppression, writableStackTrace); }}
Exception是应用层面上最顶层的异常类
======Exception======public class Exception extends Throwable {
static final long serialVersionUID = -3387516993124229948L;
public Exception() { super(); }
public Exception(String message) { super(message); }
public Exception(String message, Throwable cause) { super(message, cause); }
public Exception(Throwable cause) { super(cause); }
protected Exception(String message, Throwable cause, boolean enableSuppression, boolean writableStackTrace) { super(message, cause, enableSuppression, writableStackTrace); }}
可以看出error 和 exception 基本上都是大同小异,但有以下区别:
Exception和Error继承Throwable类,在java中只有Throwable类型的实例才能被抛出(throw)或者捕获(catch),它是异常处理机制的基本类型。
Exception和Error体现了java平台针对不同异常情况的分类。Exception是程序正常运行过程中,可以预料的意外情况,可能并且应该被捕获,并进行处理。Error正常情况下不大可能出现的情况,绝大部分的Error都会导致程序状态不正常,不可恢复,既然是非正常情况,所以不便也不需要处理,例如OutOfMemoryError之类都是Error的子类
Exception分为检查型异常和非检查型异常。检查型异常必须在源码中进行捕获处理,这是编译检查的一部分。除了RuntimeExceion及其子类之外的异常都是检查型异常。非检查型异常就是所谓的RuntimeExceion,类似NullPointerException,ArrayIndexOfBoundException就是非检查型异常,通常是可以通过编码避免的逻辑错误,具体根据需要判断是否需要捕获,编译期不检查,如果抛出了非检查型异常,那就是编码逻辑有问题,要解决。
try {
// 业务代码 //
Thread.sleep(100L);} catch (Exception e) {
// Ignore it}
这段代码虽然很短,但是已经违反了异常处理的两个基本原则。
第一,尽量不要捕获类似Exception这样的通用异常,而是应该捕获特定异常,在这里是Thread.sleep()抛出的InterruptedException。
第二,不要生吞(swallow)异常。这是异常处理中要特别注意的事情,因为很可能会导致非常难以诊断的诡异情况。
第三,try-catch代码段会产生额外的性能开销,或者换个角度说,它往往会影响JVM对代码进行优化,所以建议仅捕获有必要的代码段,尽量不要一个大的try包住整段的代码;与此同时,利用异常控制代码流程,也不是一个好主意,远比我们通常意义上的条件语句(if/else、switch)要低效。
第四,Java每实例化一个Exception,都会对当时的栈进行快照,这是一个相对比较重的操作(前面已经分析)。如果发生的非常频繁,这个开销可就不能被忽略了。