一、概述
异常指不期而至的各种状况，它在程序运行的过程中发生。作为开发者，我们都希望自己写的代码 永远都不会出现 bug，然而现实告诉我们并没有这样的情景。如果用户在程序的使用过程中因为一些原因造成他的数据丢失，这个用户就可能不会再使用该程序了。所以，对于程序的错误以及外部环境能够对用户造成的影响，我们应当及时报告并且以适当的方式来处理这个错误。
之所以要处理异常，也是为了增强程序的鲁棒性。
异常都是从 Throwable 类派生出来的，而 Throwable 类是直接从 Object 类继承而来。你可以在 Java SE 官方 API 文档中获取更多关于它们的知识。
二、异常分类
异常通常有四类：
- Error：系统内部错误，这类错误由系统进行处理，程序本身无需捕获处理。
- Exception：可以处理的异常。
- RuntimeException：可以捕获，也可以不捕获的异常。
- 继承 Exception 的其他类：必须捕获，通常在 API 文档中会说明这些方法抛出哪些异常。
平时主要关注的异常是 Exception 下的异常，而 Exception 异常下又主要分为两大类异常，一个是派生于 RuntimeExcption 的异常，一个是除了 RuntimeExcption 体系之外的其他异常。
RuntimeExcption 异常（运行时异常）通常有以下几种：
- 错误的类型转换
- 数组访问越界
- 访问
null指针 - 算术异常
一般来说，RuntimeException 都是代码逻辑出现问题。
非 RuntimeException（受检异常，Checked Exception）一般有：
- 打开一个不存在的文件
- 没有找到具有指定名称的类
- 操作文件异常
受检异常是编译器要求必须处理的异常，必须使用 try catch 处理，或者使用 throw 抛出，交给上层调用者处理。
三、声明及抛出
throw 抛出异常
当程序运行时数据出现错误或者我们不希望发生的情况出现的话，可以通过抛出异常来处理。
异常抛出语法：
throw new 异常类();新建 ThrowTest.java：
public class ThrowTest {
public static void main(String[] args) {
Integer a = 1;
Integer b = null;
//当a或者b为null时，抛出异常
if (a == null || b == null) {
throw new NullPointerException();
} else {
System.out.println(a + b);
}
}
}
运行：
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at ThrowTest.main(ThrowTest.java:8)
throws 声明异常
throws 用于声明异常，表示该方法可能会抛出的异常。如果声明的异常中包括 checked 异常（受检异常），那么调用者必须捕获处理该异常或者使用 throws 继续向上抛出。throws 位于方法体前，多个异常之间使用 , 分割。
新建ThrowsTest.java：
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
public class ThrowsTest {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
//由方法的调用者捕获异常或者继续向上抛出
throwsTest();
}
public static void throwsTest() throws FileNotFoundException {
new FileInputStream("/home/project/shiyanlou.file");
}
}
编译运行：
Exception in thread "main" java.io.FileNotFoundException: /home/project/shiyanlou.file (系统找不到指定的路径。)
at java.io.FileInputStream.open0(Native Method)
at java.io.FileInputStream.open(FileInputStream.java:195)
at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:138)
at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:93)
at ThrowsTest.throwsTest(ThrowsTest.java:13)
at ThrowsTest.main(ThrowsTest.java:8)
四、捕获异常
通常抛出异常后，还需要将异常捕获。使用 try 和 catch 语句块来捕获异常，有时候还会用到 finally。
对于上述三个关键词所构成的语句块，try 语句块是必不可少的，catch 和 finally 语句块可以根据情况选择其一或者全选。你可以把可能发生错误或出现问题的语句放到 try 语句块中，将异常发生后要执行的语句放到 catch 语句块中，而 finally 语句块里面放置的语句，不管异常是否发生，它们都会被执行。
你可能想说，那我把所有有关的代码都放到 try 语句块中不就妥当了吗？可是你需要知道，捕获异常对于系统而言，其开销非常大，所以应尽量减少该语句块中放置的语句。
新建 CatchException.java：
public class CatchException {
public static void main(String[] args) {
try {
// 下面定义了一个try语句块
System.out.println("I am try block.");
Class<?> tempClass = Class.forName("");
// 声明一个空的Class对象用于引发“类未发现异常”
System.out.println("Bye! Try block.");
} catch (ClassNotFoundException e) {
// 下面定义了一个catch语句块
System.out.println("I am catch block.");
e.printStackTrace();
//printStackTrace()的意义在于在命令行打印异常信息在程序中出错的位置及原因
System.out.println("Goodbye! Catch block.");
} finally {
// 下面定义了一个finally语句块
System.out.println("I am finally block.");
}
}
}
编译运行：
I am try block.
I am catch block.
java.lang.ClassNotFoundException:
at java.lang.Class.forName0(Native Method)
at java.lang.Class.forName(Unknown Source)
at CatchException.main(CatchException.java:8)
Goodbye! Catch block.
I am finally block.
五、捕获多个异常
在一段代码中，可能会由于各种原因抛出多种不同的异常，而对于不同的异常，我们希望用不同的方式来处理它们，而不是笼统的使用同一个方式处理，在这种情况下，可以使用异常匹配，当匹配到对应的异常后，后面的异常将不再进行匹配。
新建源代码文件 MultipleCapturesDemo.java：
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
public class MultipleCapturesDemo {
public static void main(String[] args) {
try {
new FileInputStream("");
} catch (FileNotFoundException e) {
System.out.println("IO 异常");
} catch (Exception e) {
System.out.println("发生异常");
}
}
}
编译运行：
IO 异常
在处理异常时，并不要求抛出的异常同 catch 所声明的异常完全匹配，子类的对象也可以匹配父类的处理程序。比如异常 A 继承于异常 B，那么在处理多个异常时，一定要将异常 A 放在异常 B 之前捕获，如果将异常 B 放在异常 A 之前，那么将永远匹配到异常 B，异常 A 将永远不可能执行，并且编译器将会报错。
六、自定义异常
尽管 Java SE 的 API 已经为我们提供了数十种异常类，然而在实际的开发过程中，你仍然可能遇到未知的异常情况。此时，你就需要对异常类进行自定义。
自定义一个异常类非常简单，只需要让它继承 Exception 或其子类就行。在自定义异常类的时候，建议同时提供无参构造方法和带字符串参数的构造方法，后者可以为你在调试时提供更加详细的信息。
百闻不如一见，下面我们尝试自定义一个算术异常类。
创建一个 MyAriException 类:
主要的代码如下：
// MyAriException.java
public class MyAriException extends ArithmeticException {
//自定义异常类，该类继承自ArithmeticException
public MyAriException() {
}
//实现默认的无参构造方法
public MyAriException(String msg) {
super(msg);
}
//实现可以自定义输出信息的构造方法，将待输出信息作为参数传入即可
}
添加一个 ExceptionTest 类作为测试用，在该类的 main() 方法中，可以尝试使用 throw 抛出自定义的异常。
代码片段如下：
// ExceptionTest.java
import java.util.Arrays;
public class ExceptionTest {
public static void main(String[] args) {
int[] array = new int[5];
//声明一个长度为5的数组
Arrays.fill(array, 5);
//将数组中的所有元素赋值为5
for (int i = 4; i > -1; i--) {
//使用for循环逆序遍历整个数组，i每次递减
if (i == 0) {
// 如果i除以了0，就使用带异常信息的构造方法抛出异常
throw new MyAriException("There is an exception occured.");
}
System.out.println("array[" + i + "] / " + i + " = " + array[i] / i);
// 如果i没有除以0，就输出此结果
}
}
}
检查一下代码，编译并运行，期待中的自定义错误信息就展现在控制台中了：
array[4] / 4 = 1
array[3] / 3 = 1
array[2] / 2 = 2
array[1] / 1 = 5
Exception in thread "main" MyAriException: There is an exception occured.
at ExceptionTest.main(ExceptionTest.java:17)
七、异常堆栈
当异常抛出后，我们可以通过异常堆栈追踪程序的运行轨迹，以便我们更好的 DEBUG。
新建一个 ExceptionStackTrace.java：
public class ExceptionStackTrace {
private static void method1() {
method2();
}
private static void method2() {
throw new NullPointerException();
}
public static void main(String[] args) {
try {
method1();
} catch (Exception e) {
//打印堆栈轨迹
e.printStackTrace();
}
}
}
编译运行：
java.lang.NullPointerException
at ExceptionStackTrace.method2(ExceptionStackTrace.java:7)
at ExceptionStackTrace.method1(ExceptionStackTrace.java:3)
at ExceptionStackTrace.main(ExceptionStackTrace.java:11)
通过上面的异常堆栈轨迹，在对比我们方法的调用过程，可以得出异常信息中首先打印的是距离抛出异常最近的语句，接着是调用该方法的方法，一直到最开始被调用的方法。从下往上看，就可以得出程序运行的轨迹。
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