深入探索 高效的Java异常处理框架

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：IT

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    摘要：本文从Java异常最基本的概念、语法开始讲述了Java异常处理的基本知识，分析了Java异常体系结构，对比Spring的异常处理框架，阐述了异常处理的基本原则。并且作者提出了自己处理一个大型应用系统异常的思想，并通过设计一个异常处理的框架来论述此思想。

    一、 异常的概念和Java异常体系结构

    异常是程序运行过程中出现的错误。本文主要讲授的是Java语言的异常处理。Java语言的异常处理框架，是Java语言健壮性的一个重要体现。

    Java把异常当作对象来处理，并定义一个基类java.lang.Throwable作为所有异常的超类。在Java API中已经定义了许多异常类，这些异常类分为两大类，错误Error和异常Exception。Java异常体系结构呈树状，其层次结构图如图 1所示：

 

图1  Java异常体系结构

    Thorwable类所有异常和错误的超类，有两个子类Error和Exception，分别表示错误和异常。其中异常类Exception又分为运行时异常(RuntimeException)和非运行时异常，这两种异常有很大的区别，也称之为不检查异常（Unchecked Exception）和检查异常（Checked Exception）。下面将详细讲述这些异常之间的区别与联系：

    1、Error与Exception

    Error是程序无法处理的错误，比如OutOfMemoryError、ThreadDeath等。这些异常发生时，Java虚拟机（JVM）一般会选择线程终止。

    Exception是程序本身可以处理的异常，这种异常分两大类运行时异常和非运行时异常。程序中应当尽可能去处理这些异常。

    2、运行时异常和非运行时异常

    运行时异常都是RuntimeException类及其子类异常，如NullPointerException、IndexOutOfBoundsException等，这些异常是不检查异常，程序中可以选择捕获处理，也可以不处理。这些异常一般是由程序逻辑错误引起的，程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。

    非运行时异常是RuntimeException以外的异常，类型上都属于Exception类及其子类。从程序语法角度讲是必须进行处理的异常，如果不处理，程序就不能编译通过。如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常，一般情况下不自定义检查异常。

    二、 异常的捕获和处理

    Java异常的捕获和处理是一个不容易把握的事情，如果处理不当，不但会让程序代码的可读性大大降低，而且导致系统性能低下，甚至引发一些难以发现的错误。

    Java异常处理涉及到五个关键字，分别是：try、catch、finally、throw、throws。下面将骤一介绍，通过认识这五个关键字，掌握基本异常处理知识。

    1、 异常处理的基本语法    在java中，异常处理的完整语法是：   

 try{      //（尝试运行的）程序代码    }catch(异常类型 异常的变量名){      //异常处理代码    }finally{      //异常发生，方法返回之前，总是要执行的代码    }

    以上语法有三个代码块：    try语句块，表示要尝试运行代码，try语句块中代码受异常监控，其中代码发生异常时，会抛出异常对象。

    catch语句块会捕获try代码块中发生的异常并在其代码块中做异常处理，catch语句带一个Throwable类型的参数，表示可捕获异常类型。当try中出现异常时，catch会捕获到发生的异常，并和自己的异常类型匹配，若匹配，则执行catch块中代码，并将catch块参数指向所抛的异常对象。catch语句可以有多个，用来匹配多个中的一个异常，一旦匹配上后，就不再尝试匹配别的catch块了。通过异常对象可以获取异常发生时完整的JVM堆栈信息，以及异常信息和异常发生的原因等。

    finally语句块是紧跟catch语句后的语句块，这个语句块总是会在方法返回前执行，而不管是否try语句块是否发生异常。并且这个语句块总是在方法返回前执行。目的是给程序一个补救的机会。这样做也体现了Java语言的健壮性。

    2、 try、catch、finally三个语句块应注意的问题    第一、try、catch、finally三个语句块均不能单独使用，三者可以组成 try...catch...finally、try...catch、try...finally三种结构，catch语句可以有一个或多个，finally语句最多一个。    第二、try、catch、finally三个代码块中变量的作用域为代码块内部，分别独立而不能相互访问。如果要在三个块中都可以访问，则需要将变量定义到这些块的外面。    第三、多个catch块时候，只会匹配其中一个异常类并执行catch块代码，而不会再执行别的catch块，并且匹配catch语句的顺序是由上到下。

    3、throw、throws关键字    throw关键字是用于方法体内部，用来抛出一个Throwable类型的异常。如果抛出了检查异常，则还应该在方法头部声明方法可能抛出的异常类型。该方法的调用者也必须检查处理抛出的异常。如果所有方法都层层上抛获取的异常，最终JVM会进行处理，处理也很简单，就是打印异常消息和堆栈信息。如果抛出的是Error或RuntimeException，则该方法的调用者可选择处理该异常。有关异常的转译会在下面说明。

    throws关键字用于方法体外部的方法声明部分，用来声明方法可能会抛出某些异常。仅当抛出了检查异常，该方法的调用者才必须处理或者重新抛出该异常。当方法的调用者无力处理该异常的时候，应该继续抛出，而不是囫囵吞枣一般在catch块中打印一下堆栈信息做个勉强处理。下面给出一个简单例子，看看如何使用这两个关键字：       

 public static void test3() throws Exception{      //抛出一个检查异常            throw new Exception("方法test3中的Exception");        }

    3、 Throwable类中的常用方法    getCause()：返回抛出异常的原因。如果 cause 不存在或未知，则返回 null。    getMessage()：返回异常的消息信息。    printStackTrace()：对象的堆栈跟踪输出至错误输出流，作为字段 System.err 的值。

    三、 异常处理的一般原则

    1、 能处理就早处理，抛出不去还不能处理的就想法消化掉或者转换为RuntimeException处理。因为对于一个应用系统来说，抛出大量异常是有问题的，应该从程序开发角度尽可能的控制异常发生的可能。    2、 对于检查异常，如果不能行之有效的处理，还不如转换为RuntimeException抛出。这样也让上层的代码有选择的余地

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