彻底攻克java异常

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1、JAVA异常的处理机制
当程序中抛出一个异常后，程序从程序中导致异常的代码处跳出，java虚拟机检测寻找和try关键字匹配的处理该异常的catch块，如果找到，将控制权交到catch块中的代码，然后继续往下执行程序，try块中发生异常的代码不会被重新执行。如果没有找到处理该异常的catch块，在所有的finally块代码被执行和当前线程的所属的ThreadGroup的uncaughtException方法被调用后，遇到异常的当前线程被中止。

2、JAVA异常的类层次

图1 JAVA异常的类层次

Throwable是所有异常的基类，程序中一般不会直接抛出Throwable对象，Exception和Error是Throwable的子类，Exception下面又有RuntimeException和一般的Exception两类。可以把JAVA异常分为三类：
         第一类是Error，Error表示程序在运行期间出现了十分严重、不可恢复的错误，在这种情况下应用程序只能中止运行，例如JAVA 虚拟机出现错误。Error是一种unchecked Exception,编译器不会检查Error是否被处理,在程序中不用捕获Error类型的异常；一般情况下，在程序中也不应该抛出Error类型的异常。
         第二类是RuntimeException, RuntimeException 是一种unchecked Exception，即表示编译器不会检查程序是否对RuntimeException作了处理，在程序中不必捕获RuntimException类型的异常，也不必在方法体声明抛出RuntimeException类。RuntimeException发生的时候，表示程序中出现了编程错误，所以应该找出错误修改程序，而不是去捕获RuntimeException。
         第三类是一般的checked Exception,这也是在编程中使用最多的Exception,所有继承自Exception并且不是RuntimeException的异常都是checked Exception，如图1中的IOException和ClassNotFoundException。JAVA 语言规定必须对checked Exception作处理，编译器会对此作检查，要么在方法体中声明抛出checked Exception,要么使用catch语句捕获checked Exception进行处理，不然不能通过编译。checked Exception用于以下的语义环境：

（1）该异常发生后是可以被恢复的，如一个Internet连接发生异常被中止后，可以重新连接再进行后续操作。
（2）程序依赖于不可靠的外部条件，该依赖条件可能出错，如系统IO。
（3）该异常发生后并不会导致程序处理错误，进行一些处理后可以继续后续操作。

3、JAVA异常处理中的注意事项
合理使用JAVA异常机制可以使程序健壮而清晰，但不幸的是，JAVA异常处理机制常常被错误的使用，下面就是一些关于Exception的注意事项：

1．不要忽略checked Exception
请看下面的代码：
try
{
method1(); //method1抛出ExceptionA
}
catch(ExceptionA e)
{
e.printStackTrace();
}
上面的代码似乎没有什么问题，捕获异常后将异常打印，然后继续执行。事实上在catch块中对发生的异常情况并没有作任何处理(打印异常不能是算是处理异常，因为在程序交付运行后调试信息就没有什么用处了)。这样程序虽然能够继续执行，但是由于这里的操作已经发生异常，将会导致以后的操作并不能按照预期的情况发展下去，可能导致两个结果：
一是由于这里的异常导致在程序中别的地方抛出一个异常，这种情况会使程序员在调试时感到迷惑，因为新的异常抛出的地方并不是程序真正发生问题的地方，也不是发生问题的真正原因；
另外一个是程序继续运行，并得出一个错误的输出结果，这种问题更加难以捕捉，因为很可能把它当成一个正确的输出。
那么应该如何处理呢，这里有四个选择：

（1）处理异常，进行修复以让程序继续执行。
（2）重新抛出异常，在对异常进行分析后发现这里不能处理它，那么重新抛出异常，让调用者处理。
（3）将异常转换为用户可以理解的自定义异常再抛出，这时应该注意不要丢失原始异常信息（见5）。
（4）不要捕获异常。

因此，当捕获一个checked Exception的时候，必须对异常进行处理；如果认为不必要在这里作处理，就不要捕获该异常，在方法体中声明方法抛出异常，由上层调用者来处理该异常。

2．不要一次捕获所有的异常
请看下面的代码：
try
{
   method1();   //method1抛出ExceptionA
     method2();   //method1抛出ExceptionB
     method3();   //method1抛出ExceptionC
}
catch(Exception e)
{
     ……
}
这是一个很诱人的方案，代码中使用一个catch子句捕获了所有异常，看上去完美而且简洁，事实上很多代码也是这样写的。但这里有两个潜在的缺陷，一是针对try块中抛出的每种Exception，很可能需要不同的处理和恢复措施，而由于这里只有一个catch块，分别处理就不能实现。二是try块中还可能抛出RuntimeException,代码中捕获了所有可能抛出的RuntimeException而没有作任何处理，掩盖了编程的错误，会导致程序难以调试。
下面是改正后的正确代码：
try
{
   method1();   //method1抛出ExceptionA
     method2();   //method1抛出ExceptionB
     method3();   //method1抛出ExceptionC
}
catch(ExceptionA e)
{
     ……
}
catch(ExceptionB e)
{
     ……
}
catch(ExceptionC e)
{
     ……
}

3．使用finally块释放资源
     finally关键字保证无论程序使用任何方式离开try块，finally中的语句都会被执行。在以下三种情况下会进入finally块：
（1） try块中的代码正常执行完毕。
（2）在try块中抛出异常。
（3）在try块中执行return、break、continue。
因此，当你需要一个地方来执行在任何情况下都必须执行的代码时，就可以将这些
代码放入finally块中。当你的程序中使用了外界资源,如数据库连接，文件等，必须将释放这些资源的代码写入finally块中。
必须注意的是，在finally块中不能抛出异常。JAVA异常处理机制保证无论在任何情况下必须先执行finally块然后在离开try块，因此在try块中发生异常的时候，JAVA虚拟机先转到finally块执行finally块中的代码，finally块执行完毕后，再向外抛出异常。如果在finally块中抛出异常，try块捕捉的异常就不能抛出，外部捕捉到的异常就是finally块中的异常信息，而try块中发生的真正的异常堆栈信息则丢失了。
请看下面的代码：

Connection   con = null;
try
{
     con = dataSource.getConnection();
     ……
}
catch(SQLException e)
{
     ……
     throw e;//进行一些处理后再将数据库异常抛出给调用者处理
}
finally
{
     try
     {
         con.close();
     }
     catch(SQLException e)
{
     e.printStackTrace();
     ……
}
}
运行程序后，调用者得到的信息如下
java.lang.NullPointerException
at myPackage.MyClass.method1(methodl.java:266)
而不是我们期望得到的数据库异常。这是因为这里的con是null的关系，在finally语句中抛出了NullPointerException,在finally块中增加对con是否为null的判断可以避免产生这种情况。

4．异常不能影响对象的状态
异常产生后不能影响对象的状态，这是异常处理中的一条重要规则。在一个函数
中发生异常后，对象的状态应该和调用这个函数之前保持一致，以确保对象处于正确的状态中。
如果对象是不可变对象(不可变对象指调用构造函数创建后就不能改变的对象，即
     创建后没有任何方法可以改变对象的状态)，那么异常发生后对象状态肯定不会改变。如果是可变对象，必须在编程中注意保证异常不会影响对象状态。有三个方法可以达到这个目的：
（1）将可能产生异常的代码和改变对象状态的代码分开，先执行可能产生异常的代码，如果产生异常，就不执行改变对象状态的代码。
（2）对不容易分离产生异常代码和改变对象状态代码的方法，定义一个recover方法，在异常产生后调用recover方法修复被改变的类变量，恢复方法调用前的类状态。
（3）在方法中使用对象的拷贝，这样当异常发生后，被影响的只是拷贝，对象本身不会受到影响。

5．丢失的异常
请看下面的代码：
public void method2()
{
try
{
     ……
     method1();   //method1进行了数据库操作
}
catch(SQLException e)
{
     ……
     throw new MyException(“发生了数据库异常:”+e.getMessage);
}
}
public void method3()
{
     try
{
     method2();
}
catch(MyException e)
{
     e.printStackTrace();
     ……
}
}
上面method2的代码中，try块捕获method1抛出的数据库异常SQLException后，抛出了新的自定义异常MyException。这段代码是否并没有什么问题，但看一下控制台的输出：
MyException:发生了数据库异常：对象名称 'MyTable' 无效。
at MyClass.method2(MyClass.java:232)
at MyClass.method3(MyClass.java:255)
原始异常SQLException的信息丢失了，这里只能看到method2里面定义的MyException的堆栈情况；而method1中发生的数据库异常的堆栈则看不到，如何排错呢，只有在method1的代码行中一行行去寻找数据库操作语句了，祈祷method1的方法体短一些吧。
JDK的开发者们也意识到了这个情况，在JDK1.4.1中，Throwable类增加了两个构造方法,public Throwable(Throwable cause)和public Throwable(String message,Throwable cause)，在构造函数中传入的原始异常堆栈信息将会在printStackTrace方法中打印出来。但对于还在使用JDK1.3的程序员，就只能自己实现打印原始异常堆栈信息的功能了。实现过程也很简单，只需要在自定义的异常类中增加一个原始异常字段，在构造函数中传入原始异常，然后重载printStackTrace方法，首先调用类中保存的原始异常的printStackTrace方法，然后再调用super.printStackTrace方法就可以打印出原始异常信息了。可以这样定义前面代码中出现的MyException类：
public class MyExceptionextends Exception
{
     //构造函数
     public SMException(Throwable cause)
     {
         this.cause_ = cause;
     }

     public MyException(String s,Throwable cause)
     {
         super(s);
         this.cause_ = cause;
     }
     //重载printStackTrace方法，打印出原始异常堆栈信息
     public void printStackTrace()
     {
         if (cause_ != null)
         {
             cause_.printStackTrace();
         }
         super.printStackTrace(s);
     }

     public void printStackTrace(PrintStream s)
     {
         if (cause_ != null)
         {
             cause_.printStackTrace(s);
         }
         super.printStackTrace(s);
     }

     public void printStackTrace(PrintWriter s)
     {
         if (cause_ != null)
         {
             cause_.printStackTrace(s);
         }
         super.printStackTrace(s);
     }
      //原始异常
      private Throwable cause_;
}

6．不要使用同时使用异常机制和返回值来进行异常处理
下面是我们项目中的一段代码
try
{
     doSomething();
}
catch(MyException e)
{
if(e.getErrcode == -1)
{
     ……
}
if(e.getErrcode == -2)
{
    ……
}
……
}
假如在过一段时间后来看这段代码，你能弄明白是什么意思吗？混合使用JAVA异常处理机制和返回值使程序的异常处理部分变得“丑陋不堪”，并难以理解。如果有多种不同的异常情况，就定义多种不同的异常，而不要像上面代码那样综合使用Exception和返回值。
修改后的正确代码如下：
try
{
     doSomething();   //抛出MyExceptionA和MyExceptionB
}
catch(MyExceptionA e)
{
……
}
catch(MyExceptionB e)
{
     ……
}

7．不要让try块过于庞大
出于省事的目的，很多人习惯于用一个庞大的try块包含所有可能产生异常的代码，
这样有两个坏处：
阅读代码的时候，在try块冗长的代码中，不容易知道到底是哪些代码会抛出哪些异常，不利于代码维护。
使用try捕获异常是以程序执行效率为代价的，将不需要捕获异常的代码包含在try块中，影响了代码执行的效率。