Java异常体系结构

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。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：



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）。

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。

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。

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

4、 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――可处理也可不处理。
3、 对于一个应用系统来说，应该有自己的一套异常处理框架，这样当异常发生时，也能得到统一的处理风格，
将优雅的异常信息反馈给用户。

四、 异常的转译与异常链

1、异常转译的原理

所谓的异常转译就是将一种异常转换另一种新的异常，也许这种新的异常更能准确表达程序发生异常。
在Java中有个概念就是异常原因，异常原因导致当前抛出异常的那个异常对象，
几乎所有带异常原因的异常构造方法都使用Throwable类型做参数，这也就为异常的转译提供了直接的支持，
因为任何形式的异常和错误都是Throwable的子类。比如将SQLException转换为另外一个新的异常DAOException，
可以这么写：

先自定义一个异常DAOException：

public class DAOException extends RuntimeException {
/(省略了部分代码)
public DAOException(String message, Throwable cause) {
super(message, cause);
}

比如有一个SQLException类型的异常对象e，要转换为DAOException，可以这么写：

DAOException daoEx = new DAOException ( "SQL异常", e);

五、 Java异常处理总结

1、 异常是程序运行过程过程出现的错误，在Java中用类来描述，用对象来表示具体的异常。
Java将其区分为Error与Exception，Error是程序无力处理的错误，Exception是程序可以处理的错误。
异常处理是为了程序的健壮性。
2、 Java异常类来自于Java API定义和用户扩展。通过继承Java API异常类可以实现异常的转译。
3、 异常能处理就处理，不能处理就抛出，最终没有处理的异常JVM会进行处理。
4、 异常可以传播，也可以相互转译，但应该根据需要选择合理的异常转译的方向。
5、 对于一个应用系统，设计一套良好的异常处理体系很重要。这一点在系统设计的时候就应该考虑到。