Java学习总结--第十五章 异常和断言

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本文总结源自《Java语言程序设计》原书第五版，作者为Y.daniel Liang，习题及编程练习均参照此书。

主要内容

本章介绍应用异常处理来处理运行错误，以及应用断言来确保程序的正确性。

异常和异常类型

  • 运行会引起异常（exception）。异常是指程序运行中出现的时间，它中断正常的程序控制流。
  • 异常处理（exception handing）：Java给程序员提供的稳妥处理运行错误的功能。
  • 异常类
    • Java的异常是Throwable派生类的一个实例。
    • 通过扩展Throwable或它的子类，可以创建自己的异常类。
    • 异常类可以分为三种主要类型：系统错误、异常和运行异常。
      • 系统错误（system error）是由Java虚拟机抛出并在Error类中描述的。Error类描述内部的系统错误。此类错误程序员一般无法处理。（LinkageError、VirtualMachineError、AWTError）
      • 异常（exception）是由Exception类描述的。Exception类描述由程序和外部环境引起的错误，这些错误能通过程序捕获和处理。（classNotFoundException、RuntimeException、···）
      • 运行异常（runtime exception）是由RuntimeException类描述的。RuntimeException类描述编程错误，比如不合适的转换、访问一个越界数组或数值错误等。（ArithmeticException、NullPointerException、IndexOutOfBoundsException、···）
  • 必检异常和免检异常
    • RuntimeException、Error以及它们的子类都称为免检异常（unchecked exception）。所有其他异常都成为必检异常（checked exception）。
    • 必检异常编译器会强制程序员检查并处理它们。免检异常反映程序设计中不可重获的逻辑错误。
    • Java语言不允许编写捕获或声明免检异常的代码。

异常处理

Java的异常模型基于三种操作：声明异常（declaring an exception）、抛出异常（throwing an exception）和捕获异常（catching an exception）。

  • 声明异常：每个方法都必须说明它可能抛出的必检异常的类型。
    • 在Java中使用关键字throws声明异常，使用关键字throw抛出异常。
  • 抛出异常：程序检查到一个错误后，创建一个适当类型异常的实例并抛出它。
    • 一个方法总能抛出免检异常。

  • 捕获异常：使用try-catch语句块捕获并处理异常。

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    try {
    	//some statments
    } catch(Exception e) {
    	//do
    }
    • 处理异常的代码称为异常处理器（exception handler）。寻找处理器的整个过程称为捕获异常。
    • 如果try语句块中某条语句抛出了异常，Java就会跳过try语句块中剩下的语句，开始为该异常搜索异常处理器。从第一个到最后一个逐个检查catch语句，看是否有某个catch字句中的异常类实例与该异常的类型匹配。如果有，就将该异常对象赋值给所声明的变量，执行catch子句中的代码。如果没有发现异常处理器，Java退出这个方法，把异常传递给调用该方法的方法，继续同样的过程来查找处理器。如果在调用的方法链中找不到相应的处理器，程序终止并在监视器上输出错误信息。
    • 一个异常对象包含有关异常的有价值信息，可以利用java.lang.Throwable类中的下列实例方法获取异常的信息：
      • public String getMessage() 返回Throwable对象的详细信息
      • public String toString() 返回3个字符串合起来的串，它们分别是 1）异常类名的全称。2）“：”（一个冒号和空格）。3）getMessage()方法
      • public void printStackTrace() 在控制台输出Throwable对象及其踪迹信息
  • 方法是按照线程执行的。如果一个线程发生异常没有得到处理，该线程中止，但是程序中的其他线程不受影响。

重新抛出异常

  • 当一个方法出现异常是，如果没有捕获异常，该方法就会立即退出。如果方法在退出之前需要执行某些任务，应该在该方法中捕获异常，然后按如下结构将异常重新抛出，交给调用它的方法：
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    try {
    	statements;
    } catch(TheException ex) {
    	perform operations before exits;
    	throw ex;
    }

finally子句

  • 有时，不论异常是否出现或者是否被捕获，都希望执行某些代码。可以使用如下结构实现：
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    try {
    	statements;
    } catch (TheException ex) {
    	handling ex;
    } finally {
    	finalStatements;
    }

使用finally子句时可能会忽略catch子句。

何时使用异常

当必须处理不可预料的错误时应该使用try-catch语句块，不要用try-catch块处理简单的、可预料的情况。

创建自己的异常类

可以通过扩展Exception类或其子类来创建自己的异常类。

断言

断言（assertion）是Java的一个语句，它允许对程序提出一个判断（假设）。断言包含一个布尔表达式，在程序运行中它应该是真。

  • 断言用于确保程序的正确性，避免逻辑错误。
  • 声明断言：
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    assert assertion;
    or
    assert assertion:detailMessage;

其中assertion是一个布尔表达式，detailMessage是一个基本类型值或一个对象值。

  • 运行带断言的程序

    • 默认情况下，断言在运行时不起作用。为使它们有效，使用开关-enableassertions或其缩写-ea:

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      java -ea xxx

    • 断言可以有选择地激活，在类层次或包层次起作用或不起作用。使它不起作用的开关是-disableassertions,或其缩写-da。

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      java -ea:package1 -da:Class1 xxx

使用异常处理或断言

  • 不应该使用断言代替异常处理。异常处理用于在程序运行期间处理非常环境，断言是要确保程序的正确性。
  • 异常处理针对程序的健壮性，而断言涉及程序的正确性。
  • 不要使用断言检测public方法的参数。传给public方法的有效参数被认为是方法合约的一部分。
  • 使用断言进一步确认假设。这将加强对程序正确的的确认。
  • 将断言放到没有缺省情况的switch语句中。

复习小结

  • 从一个通用父类可以派生出多种异常类。如果一个catch子句可以捕获一个父类的异常对象，它就能捕获那个父类所有子类的异常对象。
  • 在catch字句中指定异常的顺序是非常重要的。一般遵循从子类异常到父类异常的顺序。

编程练习

习题15.5源代码见我的Github： chapter15


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