在计算机程序运行的过程中,总是会出现各种各样的错误。
有一些错误是用户造成的,比如,希望用户输入一个int
类型的年龄,但是用户的输入是abc
:
// 假设用户输入了abc:String s = "abc";int n = Integer.parseInt(s); // NumberFormatException!
程序想要读写某个文件的内容,但是用户已经把它删除了:
// 用户删除了该文件:String t = readFile("C:\\abc.txt"); // FileNotFoundException!
还有一些错误是随机出现,并且永远不可能避免的。比如:
网络突然断了,连接不到远程服务器;
内存耗尽,程序崩溃了;
用户点“打印”,但根本没有打印机;
……
所以,一个健壮的程序必须处理各种各样的错误。
所谓错误,就是程序调用某个函数的时候,如果失败了,就表示出错。
调用方如何获知调用失败的信息?有两种方法:
方法一:约定返回错误码。
例如,处理一个文件,如果返回0
,表示成功,返回其他整数,表示约定的错误码:
int code = processFile("C:\\test.txt");if (code == 0) { // ok:} else { // error: switch (code) { case 1: // file not found: case 2: // no read permission: default: // unknown error: } }
因为使用int
类型的错误码,想要处理就非常麻烦。这种方式常见于底层C函数。
方法二:在语言层面上提供一个异常处理机制。
Java内置了一套异常处理机制,总是使用异常来表示错误。
异常是一种class
,因此它本身带有类型信息。异常可以在任何地方抛出,但只需要在上层捕获,这样就和方法调用分离了:
try { String s = processFile(“C:\\test.txt”); // ok:} catch (FileNotFoundException e) { // file not found:} catch (SecurityException e) { // no read permission:} catch (IOException e) { // io error:} catch (Exception e) { // other error:}
因为Java的异常是class
,它的继承关系如下:
┌───────────┐ │ Object │ └───────────┘ ▲ │ ┌───────────┐ │ Throwable │ └───────────┘ ▲ ┌─────────┴─────────┐ │ │ ┌───────────┐ ┌───────────┐ │ Error │ │ Exception │ └───────────┘ └───────────┘ ▲ ▲ ┌───────┘ ┌────┴──────────┐ │ │ │ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐┌───────────┐ │OutOfMemoryError │... │RuntimeException ││IOException│... └─────────────────┘ └─────────────────┘└───────────┘ ▲ ┌───────────┴─────────────┐ │ │ ┌─────────────────────┐ ┌─────────────────────────┐ │NullPointerException │ │IllegalArgumentException │... └─────────────────────┘ └─────────────────────────┘
从继承关系可知:Throwable
是异常体系的根,它继承自Object
。Throwable
有两个体系:Error
和Exception
,Error
表示严重的错误,程序对此一般无能为力,例如:
OutOfMemoryError
:内存耗尽NoClassDefFoundError
:无法加载某个ClassStackOverflowError
:栈溢出
而Exception
则是运行时的错误,它可以被捕获并处理。
某些异常是应用程序逻辑处理的一部分,应该捕获并处理。例如:
NumberFormatException
:数值类型的格式错误FileNotFoundException
:未找到文件SocketException
:读取网络失败
还有一些异常是程序逻辑编写不对造成的,应该修复程序本身。例如:
NullPointerException
:对某个null
的对象调用方法或字段IndexOutOfBoundsException
:数组索引越界
Exception
又分为两大类:
RuntimeException
以及它的子类;非
RuntimeException
(包括IOException
、ReflectiveOperationException
等等)
Java规定:
必须捕获的异常,包括
Exception
及其子类,但不包括RuntimeException
及其子类,这种类型的异常称为Checked Exception。不需要捕获的异常,包括
Error
及其子类,RuntimeException
及其子类。
捕获异常
捕获异常使用try...catch
语句,把可能发生异常的代码放到try {...}
中,然后使用catch
捕获对应的Exception
及其子类:
// try...catch import java.io.UnsupportedEncodingException; import java.util.Arrays; public class Main { public static void main(String[] args) { byte[] bs = toGBK("中文"); System.out.println(Arrays.toString(bs)); } static byte[] toGBK(String s) { try { // 用指定编码转换String为byte[]: return s.getBytes("GBK"); } catch (UnsupportedEncodingException e) { // 如果系统不支持GBK编码,会捕获到UnsupportedEncodingException: System.out.println(e); // 打印异常信息 return s.getBytes(); // 尝试使用用默认编码 } } }
如果我们不捕获UnsupportedEncodingException
,会出现编译失败的问题:
// try...catch import java.io.UnsupportedEncodingException; import java.util.Arrays; public class Main { public static void main(String[] args) { byte[] bs = toGBK("中文"); System.out.println(Arrays.toString(bs)); } static byte[] toGBK(String s) { return s.getBytes("GBK"); } }
编译器会报错,错误信息类似:unreported exception UnsupportedEncodingException; must be caught or declared to be thrown,并且准确地指出需要捕获的语句是return s.getBytes("GBK");
。意思是说,像UnsupportedEncodingException
这样的Checked Exception,必须被捕获。
这是因为String.getBytes(String)
方法定义是:
public byte[] getBytes(String charsetName) throws UnsupportedEncodingException { ... }
在方法定义的时候,使用throws Xxx
表示该方法可能抛出的异常类型。调用方在调用的时候,必须强制捕获这些异常,否则编译器会报错。
在toGBK()
方法中,因为调用了String.getBytes(String)
方法,就必须捕获UnsupportedEncodingException
。我们也可以不捕获它,而是在方法定义处用throws表示toGBK()
方法可能会抛出UnsupportedEncodingException
,就可以让toGBK()
方法通过编译器检查:
// try...catch import java.io.UnsupportedEncodingException; import java.util.Arrays; public class Main { public static void main(String[] args) { byte[] bs = toGBK("中文"); System.out.println(Arrays.toString(bs)); } static byte[] toGBK(String s) throws UnsupportedEncodingException { return s.getBytes("GBK"); } }
上述代码仍然会得到编译错误,但这一次,编译器提示的不是调用return s.getBytes("GBK");
的问题,而是byte[] bs = toGBK("中文");
。因为在main()
方法中,调用toGBK()
,没有捕获它声明的可能抛出的UnsupportedEncodingException
。
修复方法是在main()
方法中捕获异常并处理:
// try...catch import java.io.UnsupportedEncodingException; import java.util.Arrays; public class Main { public static void main(String[] args) { try { byte[] bs = toGBK("中文"); System.out.println(Arrays.toString(bs)); } catch (UnsupportedEncodingException e) { System.out.println(e); } } static byte[] toGBK(String s) throws UnsupportedEncodingException { // 用指定编码转换String为byte[]: return s.getBytes("GBK"); } }
可见,只要是方法声明的Checked Exception,不在调用层捕获,也必须在更高的调用层捕获。所有未捕获的异常,最终也必须在main()
方法中捕获,不会出现漏写try
的情况。这是由编译器保证的。main()
方法也是最后捕获Exception
的机会。
如果是测试代码,上面的写法就略显麻烦。如果不想写任何try
代码,可以直接把main()
方法定义为throws Exception
: