異常：捕獲和處理

你好！我不想提它，但程序員工作的很大一部分是處理錯誤。大多數情況下，他或她自己的。原來沒有不犯錯的人。而且也沒有這樣的程序。 當然，在處理錯誤時，最主要的是了解它的原因. 很多事情都可能導致程序中出現錯誤。在某些時候，Java 的創建者問自己應該如何處理最有可能的編程錯誤？完全避免它們是不現實的，程序員有能力寫出你甚至無法想像的東西。:) 因此，我們需要為語言提供一種處理錯誤的機制。換句話說，如果您的程序出現錯誤，您需要某種腳本來指示下一步該做什麼。當錯誤發生時，程序究竟應該做什麼？今天我們將熟悉這種機制。它被稱為“ Java 中的異常”。

什麼是例外？

異常是程序運行時發生的異常的、計劃外的情況。 有很多例外。例如，您編寫了從文件中讀取文本並顯示第一行的代碼。

public class Main {

   public static void main(String[] args) throws IOException {
       BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("C:\\Users\\Username\\Desktop\\test.txt"));
       String firstString = reader.readLine();
       System.out.println(firstString);
   }
}

但是如果沒有這個文件怎麼辦！該程序將生成異常：FileNotFoundException。Output: Exception in thread "main" java.io.FileNotFoundException: C:\Users\Username\Desktop\test.txt (系統找不到指定的路徑) 在Java中，每個異常都由一個單獨的類表示。 所有這些異常類都派生自一個共同的“祖先”——Throwable父類。異常類的名稱通常簡明地反映異常發生的原因：

• FileNotFoundException（找不到文件）


• ArithmeticException（執行數學運算時發生異常）


• ArrayIndexOutOfBoundsException（索引超出了數組的範圍）。例如，如果您嘗試顯示只有 10 個元素的數組的位置 23，則會發生此異常。

Java 總共有將近400 個這樣的類！為什麼這麼多？讓程序員更方便地使用它們。想像一下：您編寫了一個程序，當它運行時會生成如下所示的異常：

Exception in thread "main"

呃。:/ 這沒什麼用。目前尚不清楚錯誤的含義或來源。這裡沒有有用的信息。但是 Java 中的大量異常類為程序員提供了最重要的東西：錯誤的類型及其可能的原因（嵌入在類名中）。這是另一回事

Exception in thread "main" java.io.FileNotFoundException: C:\Users\Username\Desktop\test.txt (The system cannot find the specified path)

立即清楚問題可能是什麼以及從哪裡開始挖掘以解決問題！ 與任何類的實例一樣，異常是對象。

捕獲和處理異常

Java 有處理異常的特殊代碼塊：try,catch和finally. 程序員認為可能發生異常的代碼放在try塊中。這並不意味著這裡會發生異常。這意味著它可能會發生在這裡，並且程序員意識到了這種可能性。您期望發生的錯誤類型被放置在catch塊中。這還包含發生異常時應執行的所有代碼。這是一個例子：

public static void main(String[] args) throws IOException {
   try {
       BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("C:\\Users\\Username\\Desktop\\test.txt"));

       String firstString = reader.readLine();
       System.out.println(firstString);
   } catch (FileNotFoundException e) {

       System.out.println("Error! File not found!");
   }
}

輸出： 錯誤！文件未找到！ 我們將代碼分為兩塊。在第一個塊中，我們預計可能會出現“找不到文件”錯誤。這是try塊。第二步，我們告訴程序如果發生錯誤該怎麼辦。以及具體的錯誤類型：FileNotFoundException。如果我們將不同的異常類放在塊的括號中catch，則FileNotFoundException不會被捕獲。

public static void main(String[] args) throws IOException {
   try {
       BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("C:\\Users\\Username\\Desktop\\test.txt"));
       String firstString = reader.readLine();
       System.out.println(firstString);
   } catch (ArithmeticException e) {

       System.out.println("Error! File not found!");
   }
}

Output: Exception in thread "main" java.io.FileNotFoundException: C:\Users\Username\Desktop\test.txt (The system cannot find the specified path)塊 中的代碼catch沒有運行，因為我們“配置”這個塊要捕獲ArithmeticException，並且塊中的代碼try拋出了不同的類型：FileNotFoundException。我們沒有編寫任何代碼來處理FileNotFoundException，因此程序顯示 的默認信息FileNotFoundException。這裡需要注意三點。 第一。一旦塊中某行發生異常try，後面的代碼將不會執行。程序的執行立即“跳轉到”catch塊。例如：

public static void main(String[] args) {
   try {
       System.out.println("Divide by zero");
       System.out.println(366/0);// This line of code will throw an exception

       System.out.println("This");
       System.out.println("code");
       System.out.println("will not");
       System.out.println("be");
       System.out.println("executed!");

   } catch (ArithmeticException e) {

       System.out.println("The program jumped to the catch block!");
       System.out.println("Error! You can't divide by zero!");
   }
}

輸出： 除以零 程序跳轉到 catch 塊！錯誤！你不能除以零！ 在該塊的第二行try，我們嘗試除以 0，結果是一個ArithmeticException. 因此，該try塊​​的第 3-9 行將不會執行。正如我們所說，程序立即開始執行catch塊。 第二。可以有幾個catch塊。如果塊中的代碼try可能拋出的不是一個，而是幾種不同類型的異常，您可以catch為它們中的每一個編寫一個塊。

public static void main(String[] args) throws IOException {
   try {
       BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("C:\\Users\\Username\\Desktop\\test.txt"));

       System.out.println(366/0);
       String firstString = reader.readLine();
       System.out.println(firstString);
   } catch (FileNotFoundException e) {
      
       System.out.println("Error! File not found!");
      
   } catch (ArithmeticException e) {

       System.out.println("Error! Division by 0!");
      
   }
}

在這個例子中，我們寫了兩個catch塊。如果塊FileNotFoundException中出現a，則將執行try第一個塊。catch如果ArithmeticException發生 an，將執行第二個塊。catch如果你願意，你可以寫 50 個塊。當然，最好不要編寫可能引發 50 種不同異常的代碼。:) 第三。您如何知道您的代碼可能拋出哪些異常？ 好吧，您也許能夠猜出其中的一些，但您不可能將所有內容都記在腦海中。 因此，Java 編譯器知道最常見的異常以及它們可能發生的情況。 例如，如果您編寫的代碼編譯器知道可能會拋出兩種類型的異常，那麼在您處理它們之前，您的代碼將無法編譯。我們將在下面看到這方面的例子。現在談談異常處理。有兩種處理異常的方法。我們已經遇到了第一個：該方法可以在一個塊中處理異常本身catch()。還有第二種選擇：該方法可以將異常重新拋出調用堆棧。這意味著什麼？例如，我們有一個具有相同printFirstString()方法的類，它讀取一個文件並顯示其第一行：

public static void printFirstString(String filePath) {

   BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(filePath));
   String firstString = reader.readLine();
   System.out.println(firstString);
}

目前，我們的代碼無法編譯，因為它有未處理的異常。在第 1 行中，您指定文件的路徑。編譯器知道這樣的代碼很容易產生一個FileNotFoundException. 在第 3 行，您從文件中讀取了文本。此過程很容易導致IOException（輸入/輸出錯誤）。現在編譯器對你說，“伙計，我不會批准這段代碼，我不會編譯它，直到你告訴我如果發生這些異常之一我應該怎麼做。而且它們肯定會根據你編寫的代碼發生！” 沒有辦法解決它：您需要同時處理這兩個問題！我們已經知道第一種異常處理方法：我們需要將我們的代碼放在一個try塊中，並添加兩個catch塊：

public static void printFirstString(String filePath) {

   try {
       BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(filePath));
       String firstString = reader.readLine();
       System.out.println(firstString);
   } catch (FileNotFoundException e) {
       System.out.println("Error, file not found!");
       e.printStackTrace();
   } catch (IOException e) {
       System.out.println("File input/output error!");
       e.printStackTrace();
   }
}

但這不是唯一的選擇。我們可以簡單地拋出更高的異常，而不是在方法中編寫錯誤處理代碼。throws這是使用方法聲明中的 關鍵字完成的：

public static void printFirstString(String filePath) throws FileNotFoundException, IOException {
   BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(filePath));
   String firstString = reader.readLine();
   System.out.println(firstString);
}

在關鍵字之後throws，我們指明了該方法可能拋出的所有異常類型的逗號分隔列表。為什麼？現在，如果有人想調用printFirstString()程序中的方法，他或她（而不是你）將不得不執行異常處理。例如，假設您的一位同事在程序的其他地方編寫了一個調用您的printFirstString()方法的方法：

public static void yourColleagueMethod() {

   // Your colleague's method does something

   //...and then calls your printFirstString() method with the file it needs
   printFirstString("C:\\Users\\Henry\\Desktop\\testFile.txt");
}

我們得到一個錯誤！這段代碼無法編譯！我們沒有在printFirstString()方法中編寫異常處理代碼。因此，這項任務現在落在了使用該方法的人的肩上。 換句話說，該methodWrittenByYourColleague()方法現在有兩個相同的選項：它必須要么使用一個try-catch塊來處理這兩個異常，要么重新拋出它們。

public static void yourColleagueMethod() throws FileNotFoundException, IOException {
   // The method does something

   //...and then calls your printFirstString() method with the file it needs
   printFirstString("C:\\Users\\Henry\\Desktop\\testFile.txt");
}

在第二種情況下，調用堆棧中的下一個方法（調用的方法methodWrittenByYourColleague()）將必須處理異常。這就是為什麼我們稱之為“向上拋出或傳遞異常”的原因。如果您使用關鍵字向上拋出異常throws，您的代碼將通過編譯。此時，編譯器似乎在說，“好吧，好吧。你的代碼包含一堆潛在的異常，但我會編譯它。但我們會回到這個話題！” 當您調用任何具有未處理異常的方法時，編譯器會履行其承諾並再次提醒您有關它們的信息。最後，我們將討論finally塊（抱歉是雙關語）。這是異常處理三巨頭的最後一部分try-catch-finally。.

public static void main(String[] args) throws IOException {
   try {
       BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("C:\\Users\\Username\\Desktop\\test.txt"));

       String firstString = reader.readLine();
       System.out.println(firstString);
   } catch (FileNotFoundException e) {
       System.out.println("Error! File not found!");
       e.printStackTrace();
   } finally {
       System.out.println ("And here's the finally block!");
   }
}

在此示例中，塊內的代碼finally將在兩種情況下執行。 如果塊中的代碼try完全運行且沒有拋出任何異常，則該finally塊將運行到最後。如果塊內的代碼try被異常中斷，程序跳轉到catch塊內，塊finally內的代碼仍然會在塊內的代碼之後運行catch。 為什麼這是必要的？ 它的主要目的是執行強制代碼：無論在什麼情況下都必須執行的代碼。例如，它經常釋放一些程序使用的資源。在我們的代碼中，我們打開一個流以從文件中讀取信息並將其傳遞給BufferedReader對象。 我們必須關閉閱讀器並釋放資源。無論如何都必須這樣做——當程序正常工作時，以及當它拋出異常時。該finally塊是執行此操作的一個非常方便的地方：

public static void main(String[] args) throws IOException {

   BufferedReader reader = null;
   try {
       reader = new BufferedReader(new FileReader("C:\\Users\\Username\\Desktop\\test.txt"));

       String firstString = reader.readLine();
       System.out.println(firstString);
   } catch (FileNotFoundException e) {
       e.printStackTrace();
   } finally {
       System.out.println ("And here's the finally block!");
       if (reader != null) {
           reader.close();
       }
   }
}

現在我們確信我們會處理資源，不管程序運行時發生了什麼。:) 關於異常，您需要了解的還不止這些。錯誤處理是編程中一個非常重要的話題。很多文章都專門介紹它。在下一課中，我們將了解有哪些類型的異常以及如何創建您自己的異常。：） 回頭見！