Java 中的异常处理Throwable,throws,throw:全网最清晰小白理解,全
1. 认识异常开发中,程序的编译和运行是两个不同的阶段,编译主要针对的是语法检测,而在程序的运行中有可能出现各种各样的错误导致诚寻终断执行,那么这些错误在Java中统称为异常。Java中,所有的异常都有一个共同的祖先:java.lang包中的Throwable类。Throwable有两个重要的子类:Exception(异常):异常类后缀是Exception,分编译时期异常和运行时异常和Error(
一.内容
1. 什么是异常
2. 异常的体系结构
3. 处理异常的方式
4. 自定义异常
5. Log4J的作用
二、异常概述
2.1 什么是异常
异常,就是不正常的意思。在生活中:医生说,你的身体某个部位有异常,该部位和正常相比有点不同,该部位的功能将受影响.在程序中的意思就是:
异常 :指的是程序在执行过程中,出现的非正常的情况,最终会导致JVM的非正常停止。
在Java等面向对象的编程语言中,异常本身是一个类,产生异常就是创建异常对象并抛出了一个异常对象。Java处理异常的方式是中断处理。
异常指的并不是语法错误,语法错了,编译不通过,不会产生字节码文件,根本不能运行.
2.2 异常的体系
异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题,异常的根类是
java.lang.Throwable
,其下有两个子类:java.lang.Error
与java.lang.Exception
,平常所说的异常指java.lang.Exception
。
-
Throwable体系
- Error:严重错误Error,无法通过处理的错误,只能事先避免,好比绝症。
- Exception:表示异常,异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正,使程序继续运行,是必须要处理的。好比感冒、阑尾炎。
-
Throwable常用方法
方法名 说明 public void printStackTrace() 打印异常的详细信息。 public String getMessage() 获取发生异常的原因。 public String toString() 获取异常的类型和异常描述信息(不用)。
2.3 异常的分类
我们平常说的异常就是指Exception,因为这类异常一旦出现,我们就要对代码进行更正,修复程序。
异常(Exception)的分类:根据在编译时期还是运行时期去检查异常?
-
编译时期异常:checked异常。在编译时期,就会检查,如果没有处理异常,则编译失败。(如日期格式化异常)
-
运行时期异常:runtime异常。在运行时期,检查异常.在编译时期,运行异常不会编译器检测(不报错)。(如数学异常)
三、异常的处理
3.1 JVM默认处理异常的方式
如果程序出现了问题,我们没有做任何处理,最终JVM 会做默认的处理,
-
处理方式有如下两个步骤:
- 把异常的名称,错误原因及异常出现的位置等信息输出在了控制台
- 程序停止执行
-
代码演示
public class ArrayTools { // 对给定的数组通过给定的角标获取元素。 public static int getElement(int[] arr, int index) { int element = arr[index]; return element; } } public class ExceptionDemo { public static void main(String[] args) { int[] arr = { 34, 12, 67 }; intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4) System.out.println("num=" + num); System.out.println("over"); } }
-
JVM处理异常过程分析
3.2 try-catch方式处理异常
3.2.1 定义格式
try {
可能出现异常的代码;
} catch(异常类名 变量名) {
异常的处理代码;
}
3.2.2 执行流程
- 程序从 try 里面的代码开始执行
- 出现异常,就会跳转到对应的 catch 里面去执行
- 执行完毕之后,程序还可以继续往下执行
3.2.3 代码示例
public class ExceptionDemo01 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("开始");
method();
System.out.println("结束");
}
public static void method() {
try {
int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr[3]);
System.out.println("这里能够访问到吗");
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
// System.out.println("你访问的数组索引不存在,请回去修改为正确的索引");
e.printStackTrace();
}
}
}
3.3 throws方式处理异常
3.3.1 什么是声明异常
throws方式处理异常 又被称之为声明异常,将问题标识出来,报告给调用者。如果方法内通过throw抛出了编译时异常,而没有捕获处理(稍后讲解该方式),那么必须通过throws进行声明,让调用者去处理。
关键字throws运用于方法声明之上,用于表示当前方法不处理异常,而是提醒该方法的调用者来处理异常(抛出异常).
3.3.2 声明异常格式
修饰符 返回值类型 方法名() throws 异常类名 {
}
3.3.3 代码演示
public class ThrowsDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
read("a.txt");
}
// 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
- throws用于进行异常类的声明,若该方法可能有多种异常情况产生,那么在throws后面可以写多个异常类,用逗号隔开。
public class ThrowsDemo2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
read("a.txt");
}
public static void read(String path)throws FileNotFoundException, IOException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
if (!path.equals("b.txt")) {
throw new IOException();
}
}
}
3.4 throw 抛出异常处理
3.4.1 什么是throw
在编写程序时,我们必须要考虑程序出现问题的情况。比如,在定义方法时,方法需要接受参数。那么,当调用方法使用接受到的参数时,首先需要先对参数数据进行合法的判断,数据若不合法,就应该告诉调用者,传递合法的数据进来。这时需要使用抛出异常的方式来告诉调用者。
在java中,提供了一个throw关键字,它用来抛出一个指定的异常对象。那么,抛出一个异常具体如何操作呢?
-
创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写。
-
需要将这个异常对象告知给调用者。怎么告知呢?怎么将这个异常对象传递到调用者处呢?通过关键字throw就可以完成。throw 异常对象。
throw用在方法内,用来抛出一个异常对象,将这个异常对象传递到调用者处,并结束当前方法的执行。
3.4.2 throw格式
修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) [throws 异常的类型] {
if (判断条件) {
throw new 异常对象("异常的原因");
}
}
3.4.3 代码演示
public class ThrowDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建一个数组
int[] arr = {2,4,52,2};
//根据索引找对应的元素
int index = 4;
int element = getElement(arr, index);
System.out.println(element);
System.out.println("over");
}
/*
* 根据 索引找到数组中对应的元素
*/
public static int getElement(int[] arr,int index){
//判断 索引是否越界
if(index<0 || index>arr.length-1){
/*
判断条件如果满足,当执行完throw抛出异常对象后,方法已经无法继续运算。
这时就会结束当前方法的执行,并将异常告知给调用者。这时就需要通过异常来解决。
*/
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥们,角标越界了~~~");
}
int element = arr[index];
return element;
}
}
注意事项:
1.throw关键字必须写在方法的内部
2.throw关键字后边new的对象必须是Exception或者Exception的子类对象
3.throw关键字抛出指定的异常对象,我们就必须处理这个异常对象
throw关键字后边创建的是RuntimeException或者是 RuntimeException的子类对象,我们可以不处理,默认交给JVM处理(打印异常对象,中断程序)(推荐)
throw关键字后边创建的是编译异常(写代码的时候报错),我们就必须处理这个异常,要么throws,要么try...catch
-
注意
如果产生了问题,我们就会throw将问题描述类即异常进行抛出,也就是将问题返回给该方法的调用者。
那么对于调用者来说,该怎么处理呢?一种是进行捕获处理,另一种就是继续讲问题声明出去,使用throws声明处理。
3.4.4 throw 与 throws的区别
3.5 finally 代码块
3.5.1 什么 finally
有一些特定的代码无论异常是否发生,都需要执行。另外,因为异常会引发程序跳转,导致有些语句执行不到。而finally就是解决这个问题的,在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。
什么时候的代码必须最终执行?
当我们在try语句块中打开了一些物理资源(磁盘文件/网络连接/数据库连接等),我们都得在使用完之后,最终关闭打开的资源。
具体代码 要等到讲IO流的时候 ,会写IO流处理异常标准格式
3.5.2 finally格式
try {
可能出现异常的代码;
} catch(异常类名 变量名) {
异常的处理代码;
} finally{
释放资源
}
3.5.3 代码示例
public static void main(String[] args) {
try {
int[] arr = {1,2,3};
System.out.println(arr[3]);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
System.out.println("finally代码块执行了.....");
}
}
3.6 异常的注意事项
-
多个异常使用捕获又该如何处理呢?
- 多个异常分别处理。
- 多个异常一次捕获,多次处理。
- 多个异常一次捕获一次处理。
一般我们是使用一次捕获多次处理方式,格式如下:
try{ 编写可能会出现异常的代码 }catch(异常类型A e){ // 当try中出现A类型异常,就用该catch来捕获. 处理异常的代码 //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常 }catch(异常类型B e){ // 当try中出现B类型异常,就用该catch来捕获. 处理异常的代码 //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常 }
注意:这种异常处理方式,要求多个catch中的异常不能相同,并且若catch中的多个异常之间有子父类异常的关系,那么子类异常要求在上面的catch处理
父类异常在下面的catch处理。
-
运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
-
如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况.
-
如果父类抛出了多个异常,子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。
-
父类方法没有抛出异常,子类重写父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常,只能捕获处理,不能声明抛出
四、自定义异常
4.1 为什么要自定义异常
我们说了Java中不同的异常类,分别表示着某一种具体的异常情况,那么在开发中总是有些异常情况是SUN没有定义好的,此时我们根据自己业务的异常情况来定义异常类。例如年龄负数问题,考试成绩负数问题等等。
在上述代码中,发现这些异常都是JDK内部定义好的,但是实际开发中也会出现很多异常,这些异常很可能在JDK中没有定义过,例如年龄负数问题,考试成绩负数问题.那么能不能自己定义异常呢?
4.2 什么是自定义异常类
一个类继承了java.lang.Exception
或java.lang.RuntimeException
类,那么这个类就是一个异常类
-
A:什么是自定义异常?
Java中给我们提供了很多个异常,基本上满足了我们日常开发的需求,但是有一些需求, java提供的异常的类型,不满足就需要我们自己自定义异常类型,来满足当前功能的需求!
-
自定义异常类格式
// 自定义,编译时异常 // 注意事项: // 自定义编译时期异常时,还需要在方法的声明处,将这个异常throws抛出去,让调用者知道,有可能会出 // 现这个异常的类型 public class 异常类 extends Exception { public 异常类() { } public 异常类(String message) { super(message); } } // 自定义,运行时异常 public class 异常类 extends Exception RuntimeException { public 异常类() { } public 异常类(String message) { super(message); } }
4.3 自定义异常代码实现
-
需求
自定义一个业务逻辑异常: RegisterException类,模拟注册操作,如果用户名已存在,则抛出异常并提示:亲,该用户名已经被注册。
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异常类RegisterException定义
// 业务逻辑异常 public class RegisterException extends Exception { /** * 空参构造 */ public RegisterException() { } /** * * @param message 表示异常提示 */ public RegisterException(String message) { super(message); } }
-
业务逻辑代码实现
public class Demo { // 模拟数据库中已存在账号 private static String[] names = {"bill","hill","jill"}; public static void main(String[] args) { //调用方法 try{ // 可能出现异常的代码 checkUsername("nill"); System.out.println("注册成功");//如果没有异常就是注册成功 }catch(RegisterException e){ //处理异常 e.printStackTrace(); } } //判断当前注册账号是否存在 //因为是编译期异常,又想调用者去处理 所以声明该异常 public static boolean checkUsername(String uname) throws LoginException{// 编译时期异常这里抛出了 for (String name : names) { if(name.equals(uname)){//如果名字在这里面 就抛出登陆异常 throw new RegisterException("亲"+name+"已经被注册了!"); } } return true; } }
五、Log4J
5.1 日志
5.1.1 什么是日志
日志用来记录用户操作、系统运行状态等,是一个系统的重要组成部分。对于一些简单的小程序,可能并不需要在如何记录日志的问题上花费太多精力。但是对于作为基础平台为很多产品提供服务的后端程序,就必须要考虑如何依靠良好的日志来保证系统可靠的运行了。
好的日志可以帮助系统的开发和运维人员:
- 了解线上系统的运行状态
- 快速准确定位线上问题
- 发现系统瓶颈
- 预警系统潜在风险
- 挖掘产品最大价值
不好的日志导致:
- 对系统的运行状态一知半解,甚至一无所知
- 系统出现问题无法定位,或者需要花费巨大的时间和精力
- 无法发现系统瓶颈,不知优化从何做起
- 无法基于日志对系统运行过程中的错误和潜在风险进行监控和报警
- 对挖掘用户行为和提升产品价值毫无帮助
5.1.2 日志分类
日志从功能来说,可分为诊断日志、统计日志、审计日志。
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诊断日志, 典型的有
- 请求入口和出口
- 外部服务调用和返回
- 资源消耗操作: 如读写文件等
- 容错行为: 如云硬盘的副本修复操作
- 程序异常: 如数据库无法连接
- 后台操作:定期执行删除的线程
- 启动、关闭、配置加载
-
统计日志
- 用户访问统计:用户IP、上传下载的数据量,请求耗时等
- 计费日志(如记录用户使用的网络资源或磁盘占用,格式较为严格,便于统计)
-
审计日志
-
管理操作
对于简单的系统,可以将所有的日志输出到同一个日志文件中,并通过不同的关键字进行区分。而对于复杂的系统,将不同需求的日志输出到不同的日志文件中是必要的,通过对不同类型的文件采用不同的日志格式(例如对于计费日志可以直接输出为Json格式),可以方便接入其他的子系统。
-
5.1.3 日志级别
og4j定义了8个级别的log(除去OFF和ALL,可以说分为6个级别),优先级从高到低依次为:OFF、FATAL、ERROR、WARN、INFO、DEBUG、TRACE、 ALL。
-
ALL
最低等级的,用于打开所有日志记录。
-
TRACE
designates finer-grained informational events than the DEBUG.Since:1.2.12,很低的日志级别,一般不会使用。
-
DEBUG
DEUBG 级别的主要输出调试性质的内容,该级别日志主要用于在开发、测试阶段输出。该级别的日志应尽可能地详尽,便于在开发、测试阶段出现问题或者异常时,对其进行分析。
-
INFO
INFO日志主要记录系统关键信息,旨在保留系统正常工作期间关键运行指标,开发人员可以将初始化系统配置、业务状态变化信息,或者用户业务流程中的核心处理记录到INFO日志中,方便日常运维工作以及错误回溯时上下文场景复现。建议在项目完成后,在测试环境将日志级别调成 INFO,然后通过 INFO 级别的信息看看是否能了解这个应用的运用情况,如果出现问题后是否这些日志能否提供有用的排查问题的信息。
-
WARN
WARN 级别的主要输出警告性质的内容,这些内容是可以预知且是有规划的,比如,某个方法入参为空或者该参数的值不满足运行该方法的条件时。在 WARN 级别的时应输出较为详尽的信息,以便于事后对日志进行分析
-
ERROR
ERROR 级别主要针对于一些不可预知的信息,诸如:错误、异常等,比如,在 catch 块中抓获的网络通信、数据库连接等异常,若异常对系统的整个流程影响不大,可以使用 WARN 级别日志输出。在输出 ERROR 级别的日志时,尽量多地输出方法入参数、方法执行过程中产生的对象等数据,在带有错误、异常对象的数据时,需要将该对象一并输出
-
FATAL
指出每个严重的错误事件将会导致应用程序的退出。这个级别比较高了。重大错误,这种级别你可以直接停止程序了。
-
OFF
最高等级的,用于关闭所有日志记录。
5.1.4 日志小结
如果将log level设置在某一个级别上,那么比此级别优先级高的log都能打印出来。例如,如果设置优先级为WARN,那么OFF、FATAL、ERROR、WARN 4个级别的log能正常输出,而INFO、DEBUG、TRACE、 ALL级别的log则会被忽略。Log4j建议只使用四个级别,优先级从高到低分别是ERROR、WARN、INFO、DEBUG。
Log4J的默认级别为:ERROR
5.2 Log4J
5.2.1 Log4J概述
Log4j是Apache的一个开源项目,通过使用Log4j,我们可以控制日志信息输送的目的地是控制台
、文件
等;我们也可以控制每一条日志的输出格式;通过定义每一条日志信息的级别,我们能够更加细致地控制日志的生成过程。最令人感兴趣的就是,这些可以通过一个配置文件来灵活地进行配置,而不需要修改应用的代码。在apache网站:jakarta.apache.org/log4j 可以免费下载到Log4j最新版本的软件包。
5.2.2 Log4J的基本使用
-
代码实现
public class Log4JDemo { public static void main(String[] args) { // 获取日志记录器对象 Logger logger = Logger.getLogger(Log4JDemo.class); // 输出日志信息 logger.debug("this is debug message!"); logger.info("this is info message!"); logger.error("this is error message!"); logger.warn("this is warning message!"); } }
5.2.3 Log4J配置文件解析
5.2.4 记录日志代码演示
public class Log4JDemo {
public static void main(String[] args) {
// 获取日志记录器对象
Logger logger = null;
try {
logger = Logger.getLogger(Log4JDemo.class);
int i = 4 / 0;
} catch (Exception e) {
logger.debug(e.getMessage());
}
}
}
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