处理好异常，增加程序鲁棒性（以例说明）

异常表示程序运行过程中可能出现的非正常状态,运行时异常表示虚拟机的通常操作中可能遇到的异常,是一种常见运行错误.java编译器要求方法必须声明抛出可能发生的非运行时异常,但是并不要求必须声明抛出未被捕获的运行时异常.

程序鲁棒性（健壮性）：就是程序在非正常情况下（输入不符合规定等）不会出错或崩溃


1、Throwable是所有异常的超类，它有两个类型的异常，Error和Exception。

2、Error异常是指由JVM侦测到的无法预期的错误，导致JVM不可运行，所以此异常不可以被捕获，无法采取任何操作进行恢复。

3、Exception表示可以被捕捉到的、恢复的例外。

4、Java有两种异常，运行时异常和一般异常，对于一般异常Java编译器强制我们进行catch。运行时异常我们可以不处理，而交给JVM处理。JVM会将运行时异常向上抛出，直到遇到处理块，如果没有，此线程将会终止。运行时异常继承了Exception，也有一般异常的特点，可以catch。


下面简单讲解一下有关JAVA异常的知识:

    1. 异常机制

    1.1

    异常机制是指当程序出现错误后,程序如何处理.具体来说,异常机制提供了程序退出的安全通道.当出现错误后,程序执行的流程发生改变,程序的控制权转移到异常处理器.

    1.2

    传统的处理异常的办法是,函数返回一个非凡的结果来表示出现异常(通常这个非凡结果是大家约定俗称的),调用该函数的程序负责检查并分析函数返回的结果.这样做有如下的弊端:例如函数返回-1代表出现异常,但是假如函数确实要返回-1这个正确的值时就会出现混淆;可读性降低,将程序代码与处理异常的代码混爹在一起;由调用函数的程序来分析错误,这就要求客户程序员对库函数有很深的了解.

    1.3 异常处理的流程

    1.3.1 碰到错误,方法立即结束,并不返回一个值;同时,抛出一个异常对象

    1.3.2 调用该方法的程序也不会继续执行下去,而是搜索一个可以处理该异常的异常处理器,并执行其中的代码

    2 异常的分类

    2.1 异常的分类

    2.1.1

    异常的继续结构:基类为Throwable,Error和Exception继续Throwable,RuntimeException和IOException等继续Exception,具体的RuntimeException继续RuntimeException.

    2.1.2

    Error和RuntimeException及其子类成为未检查异常(unchecked),其它异常成为已检查异常(checked).

    2.2 每个类型的异常的特点

    2.2.1 Error体系

    Error类体系描述了Java运行系统中的内部错误以及资源耗尽的情形.应用程序不应该抛出这种类型的对象(一般是由虚拟机抛出).假如出现这种错误,除了尽力使程序安全退出外,在其他方面是无能为力的.所以,在进行程序设计时,应该更关注Exception体系.

    2.2.2 Exception体系

    Exception体系包括RuntimeException体系和其他非RuntimeException的体系

    2.2.2.1 RuntimeException

    RuntimeException体系包括错误的类型转换、数组越界访问和试图访问空指针等等.处理RuntimeException的原则是:假如出现RuntimeException,那么一定是程序员的错误.例如,可以通过检查数组下标和数组边界来避免数组越界访问异常.

    2.2.2.2 其他(IOException等等)

    这类异常一般是外部错误,例如试图从文件尾后读取数据等,这并不是程序本身的错误,而是在应用环境中出现的外部错误.

    2.3 与C++异常分类的不同

    2.3.1

    其实,Java中RuntimeException这个类名起的并不恰当,因为任何异常都是运行时出现的.(在编译时出现的错误并不是异常,换句话说,异常就是为了解决程序运行时出现的的错误).

    2.3.2

    C++中logic_error与Java中的RuntimeException是等价的,而runtime_error与Java中非RuntimeException类型的异常是等价的.

    3 异常的使用方法

    3.1 声明方法抛出异常

    3.1.1 语法:throws(略)

    3.1.2 为什么要声明方法抛出异常?

    方法是否抛出异常与方法返回值的类型一样重要.假设方法抛出异常确没有声明该方法将抛出异常,那么客户程序员可以调用这个方法而且不用编写处理异常的代码.那么,一旦出现异常,那么这个异常就没有合适的异常控制器来解决.

    3.1.3 为什么抛出的异常一定是已检查异常?

    RuntimeException与Error可以在任何代码中产生,它们不需要由程序员显示的抛出,一旦出现错误,那么相应的异常会被自动抛出.而已检查异常是由程序员抛出的,这分为两种情况:客户程序员调用会抛出异常的库函数(库函数的异常由库程序员抛出);客户程序员自己使用throw语句抛出异常.碰到Error,程序员一般是无能为力的;碰到RuntimeException,那么一定是程序存在逻辑错误,要对程序进行修改(相当于调试的一种方法);只有已检查异常才是程序员所关心的,程序应该且仅应该抛出或处理已检查异常.

    3.1.4

    注重:覆盖父类某方法的子类方法不能抛出比父类方法更多的异常,所以,有时设计父类的方法时会声明抛出异常,但实际的实现方法的代码却并不抛出异常,这样做的目的就是为了方便子类方法覆盖父类方法时可以抛出异常.

    3.2 如何抛出异常

    3.2.1 语法:throw(略)

    3.2.2 抛出什么异常?

    对于一个异常对象,真正有用的信息时异常的对象类型,而异常对象本身毫无意义.比如一个异常对象的类型是ClassCastException,那么这个类名就是唯一有用的信息.所以,在选择抛出什么异常时,最要害的就是选择异常的类名能够明确说明异常情况的类.

    3.2.3

    异常对象通常有两种构造函数:一种是无参数的构造函数;另一种是带一个字符串的构造函数,这个字符串将作为这个异常对象除了类型名以外的额外说明.

    3.2.4

    创建自己的异常:当Java内置的异常都不能明确的说明异常情况的时候,需要创建自己的异常.需要注重的是,唯一有用的就是类型名这个信息,所以不要在异常类的设计上花费精力.

    3.3 捕捉异常

    假如一个异常没有被处理,那么,对于一个非图形界面的程序而言,该程序会被中止并输出异常信息;对于一个图形界面程序,也会输出异常的信息,但是程序并不中止,而是返回用户界面处理循环中.

    3.3.1 语法:try、catch和finally(略)

    控制器模块必须紧接在try块后面.若掷出一个异常,异常控制机制会搜寻参数与异常类型相符的第一个控制器随后它会进入那个catch

    从句,并认为异常已得到控制.一旦catch 从句结束对控制器的搜索也会停止.

    3.3.1.1 捕捉多个异常(注重语法与捕捉的顺序)(略)

    3.3.1.2 finally的用法与异常处理流程(略)

    3.3.2 异常处理做什么?

    对于Java来说,由于有了垃圾收集,所以异常处理并不需要回收内存.但是依然有一些资源需要程序员来收集,比如文件、网络连接和图片等资源.

    3.3.3 应该声明方法抛出异常还是在方法中捕捉异常?

    原则:捕捉并处理哪些知道如何处理的异常,而传递哪些不知道如何处理的异常

    3.3.4 再次抛出异常

    3.3.4.1 为什么要再次抛出异常?

    在本级中,只能处理一部分内容,有些处理需要在更高一级的环境中完成,所以应该再次抛出异常.这样可以使每级的异常处理器处理它能够处理的异常.

    3.3.4.2 异常处理流程

    对应与同一try块的catch块将被忽略,抛出的异常将进入更高的一级.

    4 关于异常的其他问题

    4.1 过度使用异常

    首先,使用异常很方便,所以程序员一般不再愿意编写处理错误的代码,而仅仅是简简单单的抛出一个异常.这样做是不对的,对于完全已知的错误,应该编写处理这种错误的代码,增加程序的鲁棒性.另外,异常机制的效率很差.

    4.2 将异常与普通错误区分开

    对于普通的完全一致的错误,应该编写处理这种错误的代码,增加程序的鲁棒性.只有外部的不能确定和预知的运行时错误才需要使用异常.

    4.3 异常对象中包含的信息

    一般情况下,异常对象唯一有用的信息就是类型信息.但使用异常带字符串的构造函数时,这个字符串还可以作为额外的信息.调用异常对象的getMessage()、toString()或者printStackTrace()方法可以分别得到异常对象的额外信息、类名和调用堆栈的信息.并且后一种包含的信息是前一种的超集.

 OutputStreamWriter out = ... 
 java.sql.Connection conn = ... 
 try { // ⑸ 
 　Statement stat = conn.createStatement(); 
 　ResultSet rs = stat.executeQuery( 
 　　"select uid, name from user"); 
　  while (rs.next()) 
　  { 
 　　out.println("ID：" + rs.getString("uid") // ⑹ 
 　　　"，姓名：" + rs.getString("name")); 
 　} 
 　conn.close(); // ⑶ 
 　out.close(); 
 } 
 catch(Exception ex) // ⑵ 
 { 
 　ex.printStackTrace(); //⑴，⑷ 
 }

作为一个Java程序员，你至少应该能够找出两个问题。但是，如果你不能找出全部六个问题，请继续阅读本文。

　　本文讨论的不是Java异常处理的一般性原则，因为这些原则已经被大多数人熟知。我们要做的是分析各种可称为“反例”（anti-pattern）的违背优秀编码规范的常见坏习惯，帮助读者熟悉这些典型的反面例子，从而能够在实际工作中敏锐地察觉和避免这些问题。

　　反例之一：丢弃异常

　　代码：15行-18行。

　　这段代码捕获了异常却不作任何处理，可以算得上Java编程中的杀手。从问题出现的频繁程度和祸害程度来看，它也许可以和C/C++程序的一个恶名远播的问题相提并论??不检查缓冲区是否已满。如果你看到了这种丢弃（而不是抛出）异常的情况，可以百分之九十九地肯定代码存在问题（在极少数情况下，这段代码有存在的理由，但最好加上完整的注释，以免引起别人误解）。

　　这段代码的错误在于，异常（几乎）总是意味着某些事情不对劲了，或者说至少发生了某些不寻常的事情，我们不应该对程序发出的求救信号保持沉默和无动于衷。调用一下printStackTrace算不上“处理异常”。不错，调用printStackTrace对调试程序有帮助，但程序调试阶段结束之后，printStackTrace就不应再在异常处理模块中担负主要责任了。

　　丢弃异常的情形非常普遍。打开JDK的ThreadDeath类的文档，可以看到下面这段说明：“特别地，虽然出现ThreadDeath是一种‘正常的情形’，但ThreadDeath类是Error而不是Exception的子类，因为许多应用会捕获所有的Exception然后丢弃它不再理睬。”这段话的意思是，虽然ThreadDeath代表的是一种普通的问题，但鉴于许多应用会试图捕获所有异常然后不予以适当的处理，所以JDK把ThreadDeath定义成了Error的子类，因为Error类代表的是一般的应用不应该去捕获的严重问题。可见，丢弃异常这一坏习惯是如此常见，它甚至已经影响到了Java本身的设计。

　　那么，应该怎样改正呢？主要有四个选择：

　　1、处理异常。针对该异常采取一些行动，例如修正问题、提醒某个人或进行其他一些处理，要根据具体的情形确定应该采取的动作。再次说明，调用printStackTrace算不上已经“处理好了异常”。

　　2、重新抛出异常。处理异常的代码在分析异常之后，认为自己不能处理它，重新抛出异常也不失为一种选择。

　　3、把该异常转换成另一种异常。大多数情况下，这是指把一个低级的异常转换成应用级的异常（其含义更容易被用户了解的异常）。

　　4、不要捕获异常。

　　结论一：既然捕获了异常，就要对它进行适当的处理。不要捕获异常之后又把它丢弃，不予理睬。

　　反例之二：不指定具体的异常

　　代码：15行。

　　许多时候人们会被这样一种“美妙的”想法吸引：用一个catch语句捕获所有的异常。最常见的情形就是使用catch(Exception ex)语句。但实际上，在绝大多数情况下，这种做法不值得提倡。为什么呢？

　　要理解其原因，我们必须回顾一下catch语句的用途。catch语句表示我们预期会出现某种异常，而且希望能够处理该异常。异常类的作用就是告诉Java编译器我们想要处理的是哪一种异常。由于绝大多数异常都直接或间接从java.lang.Exception派生，catch(Exception ex)就相当于说我们想要处理几乎所有的异常。

　　再来看看前面的代码例子。我们真正想要捕获的异常是什么呢？最明显的一个是SQLException，这是JDBC操作中常见的异常。另一个可能的异常是IOException，因为它要操作OutputStreamWriter。显然，在同一个catch块中处理这两种截然不同的异常是不合适的。如果用两个catch块分别捕获SQLException和IOException就要好多了。这就是说，catch语句应当尽量指定具体的异常类型，而不应该指定涵盖范围太广的Exception类。

　　另一方面，除了这两个特定的异常，还有其他许多异常也可能出现。例如，如果由于某种原因，executeQuery返回了null，该怎么办？答案是让它们继续抛出，即不必捕获也不必处理。实际上，我们不能也不应该去捕获可能出现的所有异常，程序的其他地方还有捕获异常的机会??直至最后由JVM处理。

　　结论二：在catch语句中尽可能指定具体的异常类型，必要时使用多个catch。不要试图处理所有可能出现的异常。

　　反例之三：占用资源不释放

　　代码：3行-14行。

　　异常改变了程序正常的执行流程。这个道理虽然简单，却常常被人们忽视。如果程序用到了文件、Socket、JDBC连接之类的资源，即使遇到了异常，也要正确释放占用的资源。为此，Java提供了一个简化这类操作的关键词finally。

　　finally是样好东西：不管是否出现了异常，Finally保证在try/catch/finally块结束之前，执行清理任务的代码总是有机会执行。遗憾的是有些人却不习惯使用finally。

　　当然，编写finally块应当多加小心，特别是要注意在finally块之内抛出的异常??这是执行清理任务的最后机会，尽量不要再有难以处理的错误。

　　结论三：保证所有资源都被正确释放。充分运用finally关键词。

反例之四：不说明异常的详细信息

　　代码：3行-18行。

　　仔细观察这段代码：如果循环内部出现了异常，会发生什么事情？我们可以得到足够的信息判断循环内部出错的原因吗？不能。我们只能知道当前正在处理的类发生了某种错误，但却不能获得任何信息判断导致当前错误的原因。

　　printStackTrace的堆栈跟踪功能显示出程序运行到当前类的执行流程，但只提供了一些最基本的信息，未能说明实际导致错误的原因，同时也不易解读。

　　因此，在出现异常时，最好能够提供一些文字信息，例如当前正在执行的类、方法和其他状态信息，包括以一种更适合阅读的方式整理和组织printStackTrace提供的信息。

　　结论四：在异常处理模块中提供适量的错误原因信息，组织错误信息使其易于理解和阅读。

　　反例之五：过于庞大的try块

　　代码：3行-14行。

　　经常可以看到有人把大量的代码放入单个try块，实际上这不是好习惯。这种现象之所以常见，原因就在于有些人图省事，不愿花时间分析一大块代码中哪几行代码会抛出异常、异常的具体类型是什么。把大量的语句装入单个巨大的try块就象是出门旅游时把所有日常用品塞入一个大箱子，虽然东西是带上了，但要找出来可不容易。

　　一些新手常常把大量的代码放入单个try块，然后再在catch语句中声明Exception，而不是分离各个可能出现异常的段落并分别捕获其异常。这种做法为分析程序抛出异常的原因带来了困难，因为一大段代码中有太多的地方可能抛出Exception。

　　结论五：尽量减小try块的体积。

　　反例之六：输出数据不完整

　　代码：7行-11行。

　　不完整的数据是Java程序的隐形杀手。仔细观察这段代码，考虑一下如果循环的中间抛出了异常，会发生什么事情。循环的执行当然是要被打断的，其次，catch块会执行??就这些，再也没有其他动作了。已经输出的数据怎么办？使用这些数据的人或设备将收到一份不完整的（因而也是错误的）数据，却得不到任何有关这份数据是否完整的提示。对于有些系统来说，数据不完整可能比系统停止运行带来更大的损失。

　　较为理想的处置办法是向输出设备写一些信息，声明数据的不完整性；另一种可能有效的办法是，先缓冲要输出的数据，准备好全部数据之后再一次性输出。

　　结论六：全面考虑可能出现的异常以及这些异常对执行流程的影响。

　　改写后的代码

　　根据上面的讨论，下面给出改写后的代码。也许有人会说它稍微有点?嗦，但是它有了比较完备的异常处理机制。

OutputStreamWriter out = ... 
java.sql.Connection conn = ... 
try { 
　Statement stat = conn.createStatement(); 
　ResultSet rs = stat.executeQuery( 
　　"select uid, name from user"); 
　while (rs.next()) 
　{ 
　　out.println("ID：" + rs.getString("uid") + "，姓名: " + rs.getString("name")); 
　} 
} 
catch(SQLException sqlex) 
{ 
　out.println("警告：数据不完整"); 
　throw new ApplicationException("读取数据时出现SQL错误", sqlex); 
} 
catch(IOException ioex) 
{ 
　throw new ApplicationException("写入数据时出现IO错误", ioex); 
} 
finally 
{ 
　if (conn != null) { 
　　try { 
　　　conn.close(); 
　　} 
　　catch(SQLException sqlex2) 
　　{ 
　　　System.err(this.getClass().getName() + ".mymethod - 不能关闭数据库连接: " + sqlex2.toString()); 
　　} 
　} 

　if (out != null) { 
　　try { 
　　　out.close(); 
　　} 
　　catch(IOException ioex2) 
　　{ 
　　　System.err(this.getClass().getName() + ".mymethod - 不能关闭输出文件" + ioex2.toString()); 
　　} 
　} 
} 

本文的结论不是放之四海皆准的教条，有时常识和经验才是最好的老师。如果你对自己的做法没有百分之百的信心，务必加上详细、全面的注释。

　　另一方面，不要笑话这些错误，不妨问问你自己是否真地彻底摆脱了这些坏习惯。即使最有经验的程序员偶尔也会误入歧途，原因很简单，因为它们确确实实带来了“方便”。所有这些反例都可以看作Java编程世界的恶魔，它们美丽动人，无孔不入，时刻诱惑着你。也许有人会认为这些都属于鸡皮蒜毛的小事，不足挂齿，但请记住：勿以恶小而为之，勿以善小而不为。