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瓦鸠吴
5 years ago
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1 176 Java 程序设计基础教程 8.1 异常概述异常的概念在进行程序设计时, 错误的产生是不可避免的程序中的错误可分为三类 : 编译错误逻辑错误和运行时错误编译错误是由于没有遵循 Java 语言的语法规则而产生的, 这种错误要在编译阶段排除, 否则程序不可能运行逻辑错误是指程序编译正常, 也能运行, 但结果不是人们所期待的运行时错误是指程序在运行过程中出现了一个不可能执行的操作, 就会出现运行时错误, 运行时错误有时也可以由逻辑错误引起异常处理的主要目的是即使在程序运行时发生了错误, 也要保证程序能正常结束, 避免由于错误而使正在运行的程序中途停止一个好的应用程序, 除了具备用户要求的功能外, 还要求能预见程序执行过程中可能产生的各种异常, 并把处理异常的功能包括在用户程序中异常处理机制是 Java 语言的重要特征之一通过异常处理机制, 可防止程序执行期间因出现错误而造成不可预料的结果例如下面的例 8-1, 程序在编译阶段是没有错误的, 算法设计也符合逻辑, 但读者如果运行就会发现有错误出现会有发生异常 :java.lang.arithmeticexception: / by zero 的错误提示所谓异常, 是程序执行期间发生的各种意外或错误比如 : 用户输入出错所需文件找不到运行时磁盘空间不够内存不够算术运算错 ( 数的溢出被零除等 ) 数组下标越界等异常是在程序运行过程中发生的非正常事件, 它发生在程序运行期间, 这些事件的发生将阻止程序的正常运行, 干扰了正常的指令流程例 8-1 程序中所出现的算术异常 package chapter8; * 这个类生成一个算术异常 class ExceptionRaised 构造函数 protected ExceptionRaised() * 这个方法生成一个异常 operand1 是除法中的分子 operand2 是除法中的分母它将返回除法的余数

2 第 8 章异常处理 177 static int calculate(final int operand1, final int operand2) int result = operand1 / operand2; // 用户自定义方法 return result; * 这是 main 类 * public class Chapter8_1 构造函数 protected Chapter8_1() * 唯一的条目指向类和应用程序的唯一进入点 args 字符串参数的数组 public static void main(string[] args) ExceptionRaised obj = new ExceptionRaised(); try /* 定义变量 result 以存储结果 int result = obj.calculate(9, 0); System.out.println(result); catch (Exception e) // 异常对象 System.err.println(" 发生异常 :" + e.tostring()); e.printstacktrace(); 异常的分类在 Java 程序运行过程中, 产生的异常通常有以下三种类型 (1)Java 虚拟机由于某些内部错误产生的异常, 这类异常不在用户程序的控制之内, 也不需要用户处理这类异常 (2) 标准异常类, 由 Java 系统预先定义好这类异常是由程序代码中的错误而产生的, 例如, 以零为除数的除法访问数组下标范围以外的数组元素访问空对象内的信息, 这是需要用户程序处理的异常 (3) 根据需要在用户程序中自定义的一些异常类本章主要来学习标准异常类及自定义异常类 Java 中所有的异常都是用类表示的, 在 Java 中预定义了很多异常类, 每个代表了一种类型的运行错误当程序发生异常时, 会生成某个异常类的对象 Java 解释器可以监视程序中发生的异常, 如果程序中产生的异常与系统中预定义某个异常类相对应, 系统就自动产生一个该异常类的对象, 就可以用相应的机制处理异常, 确保程序能够安全正常地继续运行异常对象中含有这种运行错误的信息和异常发生时程序的运行状态

3 178 Java 程序设计基础教程针对各种类型的异常,Java 定义了许多标准异常类, 所有的 Java 异常类都是系统类库中的 Exception 类的子类, 它们分布在 java.lang java.io java.util 和 java.net 包中每个异常类对应一种特定的运行错误, 各个异常类采用继承的方式进行组织异常类的层次结构图如图 8-1 所示图 8-1 异常类的层次结构图 Throwable 类有两个直接子类 :Error( 致命错误 ) 和 Exception( 异常 ) Error 类型的异常与 Java 虚拟机本身发生的错误有关, 这类异常由 Java 直接处理, 用户程序一般不能做什么, 只能等待系统通知用户关闭程序用户程序产生的错误由 Exception 的子类表示用户程序应该处理这类异常在 Java 中, 通过 API 中 Throwable 类的众多子类描述各种不同的异常 8.2 异常处理机制在 Java 应用程序中, 异常处理机制为抛出异常, 捕获异常 (1) 抛出异常 : 当一个方法出现错误引发异常时, 方法创建异常对象并交付运行时系统, 异常对象中包含了异常类型和异常出现时的程序状态等异常信息运行时系统负责寻找处置异常的代码并执行 (2) 捕获异常 : 在方法抛出异常之后, 运行时系统将转为寻找合适的异常处理器 (Exception Handler) 潜在的异常处理器是异常发生时依次存留在调用栈中的方法的集合当异常处理器所能处理的异常类型与方法抛出的异常类型相符时, 即为合适的异常处理器运行时系统从发生异常的方法开始, 依次回查调用栈中的方法, 直至找到含有合适异常处理器的方法并执行当运行时系统遍历调用栈而未找到合适的异常处理器, 则运行时系统终止同时, 意味着 Java 程序的终止对于运行时异常错误或可查异常,Java 技术所要求的异常处理方式有所不同由于运行时异常的不可查性, 为了更合理更容易地实现应用程序,Java 规定, 运行时异常将由 Java 运行时系统自动抛出, 允许应用程序忽略运行时异常对于方法运行中可能出现的 Error, 当运行方法不欲捕获时,Java 允许该方法不做任何抛出声明因为, 大多数 Error 异常属于永远不能被允许发生的状况, 也属于合理的应用程序不该捕获的异常对于所有的可查异常,Java 规定 : 一个方法必须捕获, 或者声明抛出方法之外也就是说, 当一个方法选择不捕获可查

4 第 8 章异常处理 179 异常时, 它必须声明将抛出异常能够捕获异常的方法, 需要提供相符类型的异常处理器所捕获的异常, 可能是由于自身语句所引发并抛出的异常, 也可能是由某个调用的方法或 Java 运行时系统等抛出的异常也就是说, 一个方法所能捕获的异常, 一定是 Java 代码在某处所抛出的异常简单地说, 异常总是先被抛出, 后被捕获的 try-catch-finally 语句捕获异常在 Java 中, 异常通过 try-catch 语句捕获其一般语法形式为 : try // 在此区域内或能发生异常 ; catch( 异常类 1 e1) // 处理异常 1; catch( 异常类 n en) // 处理异常 n; [finally // 不论异常是否发生, 都要执行的部分 ; ] 语法结构说明 : 1 必须在 try 之后添加 catch 或 finally 块 try 块后可同时接 catch 和 finally 块, 但至少有一个块 2 必须遵循块顺序 : 若代码同时使用 catch 和 finally 块, 则必须将 catch 块放在 try 块之后 3catch 块与相应的异常类的类型相关 4 一个 try 块可能有多个 catch 块若如此, 则执行第一个匹配块即 Java 虚拟机会把实际抛出的异常对象依次和各个 catch 代码块声明的异常类型匹配, 如果异常对象为某个异常类型或其子类的实例, 就执行这个 catch 代码块, 不会再执行其他的 catch 代码块 5 可嵌套 try-catch-finally 结构 6 在 try-catch-finally 结构中, 可重新抛出异常例 8-2 try catch 语句基本语法测试 package chapter8; import java.util.scanner; public class Chapter8_2 输入异常测试 public static void main(string[] args) Scanner input=new Scanner(System.in); int num=0; try num=input.nextint(); catch (Exception e) // TODO Auto-generated catch block System.out.print(" 输入的不是整数 ");

5 180 Java 程序设计基础教程 finally System.out.print(" 总是被执行 "); System.out.print(num); 如果输入一个整数 2, 则程序将输出 : 总是被执行 2, 但如果输入一个字符或字符串, 则程序将输出输入的不是整数总是被执行 0, 这说明如果输入的不是整数, num=input.nextint(); 将不被执行而 finally 里面的语句总是被执行的 try catch finally 语句块的执行顺序如下 1 当 try 没有捕获到异常时 :try 语句块中的语句逐一被执行, 程序将跳过 catch 语句块, 执行 finally 语句块和其后的语句 2 当 try 捕获到异常时,catch 语句块中有处理此异常的情况 : 在 try 语句块中是按照顺序来执行的, 当执行到某一条语句出现异常时, 程序将跳到 catch 语句块进行执行,try 语句块中, 出现异常之后的语句也不会被执行,catch 语句块执行完后, 执行 finally 语句块中的语句, 最后执行 finally 语句块后的语句上面所说的执行顺序是 try 后面只跟一个 catch 语句的情况, 如果 try 后面跟多个 catch 语句将是一种什么情况呢? 先来看下面这个例子例 8-3 catch 语句的放置顺序 package chapter8; public class Chapter8_3 public static void main(string[] args) try int num = 0; int num1 = 42 / num; catch (Exception e) System.out.println(" 父类异常 catch 子句 "); catch (ArithmeticException ae) // 错误不能到达实现的代码 System.out.println(" 这个子类的父类是属于 exception 类, 且不能到达实现 "); 如果 catch 语句以这样的顺序, 第二个 catch 语句将会有语法错误出现, 而错误的信息就是, 该 catch 语句将不能到达实现因为 ArithmeticException 类是 Exception 的子类所以在处理 catch 语句的顺序时, 要把子类放到前面, 父类放到后面例 8-4 多个 catch 语句的执行顺序 package chapter8; import java.util.inputmismatchexception; import java.util.scanner; public class Chapter8_4 多个 catch 语句

6 public static void main(string[] args) 第 8 章异常处理 181 Scanner input=new Scanner(System.in); int num=0; try num = input.nextint(); int num1 = 42 / num; catch (ArithmeticException ae) // 错误不能到达实现的代码 System.out.println(" 算术异常 "); catch (InputMismatchException e) System.out.println(" 输入异常 "); finally System.out.println(" 总是执行 "); 输入 0, 输出算术异常 / 总是执行输入 a, 输出输入异常 / 总是执行 3 当 try 捕获到异常,catch 语句块中有处理此异常的情况 : 在 try 语句块中是按照顺序来执行的, 当执行到某一条语句出现异常时, 程序将跳到 catch 语句块, 并与 catch 语句块逐一匹配, 找到与之对应的处理程序, 其他的 catch 语句块将不会被执行, 而 try 语句块中, 出现异常之后的语句也不会被执行,catch 语句块执行完后, 执行 finally 语句块中的语句, 最后执行 finally 语句块后的语句异常抛出异常抛出语句有两种, 即 throws 和 throw, 其中 throws 语句用于在方法头抛出异常,throw 用于在方法体内抛出异常, 也就是针对某一条语句的异常抛出 throws 语句的语法格式为 : methodname throws Exception1,Exception2,ExceptionN 方法名后的 throws Exception1,Exception2, ExceptionN 为声明要抛出的异常列表在执行该方法的过程中, 如果出现了由 throws 列出的异常, 则可以抛出异常, 并在程序中寻找处理这个异常的代码 ; 如果程序中没有给出处理异常的代码, 则把异常交给 Java 运行系统默认的异常处理代码进行处理例 8-5 throws 语句抛出异常 package chapter8; public class Chapter8_5 public static void main(string[] args) throws ArithmeticException,

7 182 Java 程序设计基础教程 ArrayIndexOutOfBoundsException int a=4,b=0,c[]=1,2,3,4,5; System.out.println(a/b); System.out.println(c[a+1]); System.out.println("end"); 由例 8-5 可以看到, 如果一个方法可能抛出多个必检异常, 那么必须在方法的声明部分一一列出, 多个异常间使用逗号进行分隔一个方法必须通过 throws 语句在方法的声明部分说明它可能抛出而并未捕获的所有的必检异常, 如果没有这么做, 将不能通过编译值得注意的是 : 如果在子类中覆盖了父类的某一方法, 那么该子类方法不可以比被其覆盖的父类方法抛出更多的异常 ( 但可以更少 ) 所以, 如果被覆盖父类的方法没有抛出任何的必检异常, 那么子类方法绝不可能抛出必检异常 throw 语句的语法格式为 : throw 异常类对象名或 (new 异常类名 ()); 如果需要在方法内某个位置抛出异常, 可以使用 throw 语句执行 throw 语句时, 程序将终止执行后面的语句, 在程序中寻找处理异常的代码 ; 如果程序中没有给出处理代码, 则把异常交给 Java 运行系统处理例 8-6 throw 语句抛出异常 package chapter8; public class Chapter8_6 throw 语句抛出异常 public static void main(string[] args) ArithmeticException e=new ArithmeticException(); int num1=20,num2=0; System.out.println(" 异常处理 "); if(num2==0) throw e; System.out.println(num1/num2); throw 语句一般和 if 语句配合使用, 如果满足某个条件, 则将进行异常处理, 如例 8-6 所示自定义异常尽管 Java 提供了很多异常类, 但用户还是可以根据需要定义自己的异常类, 即创建自定义异常类说明 : (1) 用户自定义的异常类必须是 Throwable 类或 Exception 类的子类 (2) 自定义的异常类, 一般只要声明两个构造方法, 一个是不用参数的, 另一个以字符串为参数作为构造方法参数的字符串应当反映异常的信息

8 第 8 章异常处理 183 自定义异常类的语法格式 : class MyException extends Exception 例 8-7 自定义异常类举例说明 class ArraySizeException extends NegativeArraySizeException ArraySizeException() super(" 你传递了非法的数组长度 "); class ExceptionClass ExceptionClass(int val) size = val; try checksize(); catch (ArraySizeException e) System.out.println(e); 声明变量以存储数组的大小和元素 private int size; private int[] array; public void checksize() throws ArraySizeException if (size < 0) throw new ArraySizeException(); array = new int[3]; for (int count = 0; count < 3; count++) array[count] = count + 1; class Chapter8_7 protected Chapter8_7() public static void main(string[] arg) ExceptionClass obj = new ExceptionClass(Integer.parseInt(arg[0])); 由例 8-7 可以看到, 用户定义的异常同样要用 try-catch 捕获, 但必须由用户自己抛出 throw new MyException() 8.3 应用实例异常捕获 try-catch 语句的执行顺序和 if-else 语句是比较接近的, 如果没有异常, 则执行 try 后面所跟的语句, 若有异常, 则执行 catch 后面的语句, 好像这种结构也是一种选择结构,

9 184 Java 程序设计基础教程但实际上这两种语句的执行是不同的,try-catch 是用于防止程序出现崩溃而不能处理的当程序估计可能会出现某种导致崩溃的情况时可以用这个语句 try 后面的是运行的代码,catch 后面的是崩溃的类型 if-else 是用于条件判断的在本节的应用实例中, 将介绍一个模拟登录注册及抽奖的程序, 在该程序的输入判断中将会用到异常捕获例 8-8 运用异常捕获的知识, 实现模拟登录注册游戏 import java.util.scanner; public class Demo static Scanner input=new Scanner(System.in); static String username; static String pwd; static boolean reg=false; // 注册标记 static boolean login=false; // 登录标记 * 主函数 public static void main(string[] args) String flag="y"; do showmenu(); System.out.println(" 输入 y 继续操作 "); flag=input.next(); if(!"y".equals(flag)) System.out.println(" 输入代码有误!"); while("y".equals(flag)); * 显示系统菜单 public static void showmenu() System.out.println("***** 欢迎登录 *****"); System.out.println("\t1: 注册 "); System.out.println("\t2: 登录 "); System.out.println("*****************"); System.out.println(" 输入操作代码 "); try // 异常捕获部分 int num=input.nextint(); switch(num) case 1: reg(); break; case 2:

10 第 8 章异常处理 185 login(); break; default: System.out.println(" 输入操作代码有误 "); catch (Exception e) input.next(); System.out.println(" 输入操作代码有误 "); * 注册 public static void reg() System.out.println("***** 注册 *****"); System.out.println(" 输入注册名 :"); username=input.next(); System.out.println(" 输入密码 :"); pwd=input.next(); int member=(int)(math.random()* ); reg=true; System.out.println(" 注册成功!"); System.out.println(" 用户名 :"+username+" 密码 :"+pwd+" 会员号 :"+member); * 登录 public static void login() if(reg) System.out.println("***** 登录 *****"); for (int i = 0; i < 3; i++) System.out.println(" 输入用户名 :"); String username2=input.next(); System.out.println(" 输入密码 :"); String pwd2=input.next(); if(username2.equals(username)&&pwd2.equals(pwd)) System.out.println(" 登录成功 "); login=true; break; else System.out.println(" 还剩 "+(2-i)+" 次登录机会 ");

11 186 Java 程序设计基础教程 else System.out.println(" 请先注册!"); 习题一选择题 1. 请问所有的异常类皆继承哪一个类?( ) A.java.lang.Throwable B.java.lang.Exception C.java.lang.Error D.java.io.Exception 2. 哪个关键字可以抛出异常?( ) A.transient B.throw C.finally D.catch 3. 对于已经被定义过可能抛出异常的语句, 在编程时 ( ) A. 必须使用 try-catch 语句处理异常, 或用 throw 将其抛出 B. 如果程序错误, 必须使用 try-catch 语句处理异常 C. 可以置之不理 D. 只能使用 try-catch 语句处理 4. 下面程序段的执行结果是 ( ) public class Foo public static void main(string[] args) try return; finallysystem.out.println("finally"); A. 编译能通过, 但运行时会出现一个例外 B. 程序正常运行, 并输出 Finally C. 程序正常运行, 但不输出任何结果 D. 因为没有 catch 语句块, 所以不能通过编译 5. 下面的方法是一个不完整的方法, 其中的方法 unsafe() 会抛出一个 IOException, 那么在方法的 1 处应加入哪条语句, 才能使这个不完整的方法成为一个完整的方法?( ) 1 2 if(unsafe()) //do something 3 else if(safe()) //do the other 4 A.public IOException methodname() B.public void methodname() throw IOException

12 第 8 章异常处理 187 C.public void methodname() D.public void methodname() throws IOException E.public void methodname() throws Exception 6. 如果下列的方法能够正常运行, 在控制台上将显示什么?( ) public void example( ) try unsafe(); System.out.println("Test1"); catch(safeexception e) System.out.println("Test 2"); finallysystem.out.println("test 3"); System.out.println("Test 4"); A.Test 1 B.Test 2 C.Test 3 D.Test 4 二简答题 1. 什么是异常? 简述 Java 的异常处理机制 2. 系统定义的异常与用户自定义的异常有何不同? 如何使用这两类异常? 3. 在 Java 的异常处理机制中,try 程序块 catch 程序块和 finally 程序块各起什么作用? try-catch-finally 语句如何使用? 4. 说明 throws 与 throw 的作用三程序填空 public class ServerTimedOutException extends Exception private int port; public ServerTimedOutException(String message, int port) super(message); this.port = port; public int getport() return port; class Client // 在下行横线处填上声明抛弃 ServerTimedOutException 例外的语句 public void connectme(string servername) int success; int porttoconnect = 80; success = open(servername, porttoconnect); if (success == -1) // 在下行横线处填上抛出 ServerTimedOutException 例外的语句 private int open(string servername, int porttoconnect) return 0;

内容介绍 6.1 任务预览 6.2 异常 6.3 异常种类与层次结构 6.4 异常处理代码块 try-catch-finally 6.5 throw 语句与 throws 子句 6.6 自定义异常类 6.7 异常处理代码块嵌套 6.8 错误与断言 6.9 本章小结 6.10 实训 6: 除法运算程序

第 6 章除法运算异常处理能力目标 : 学会使用 try-catch-finally 代码块处理异常学会使用 throw 语句主动抛出异常, 使用 throws 子句从方法声明中抛出异常理解自定义异常类, 了解断言语句能运用异常处理机制编写整数实数除法运算程序内容介绍 6.1 任务预览 6.2 异常 6.3 异常种类与层次结构 6.4 异常处理代码块 try-catch-finally