該系列博文會告訴你如何從入門到進階，一步步地學習Java基礎知識，並上手進行實戰，接着了解每個Java知識點背後的實現原理，更完整地了解整個Java技術體系，形成自己的知識框架。
前言：
Java的基本理念是“結構不佳的代碼不能運行”。
“異常”這個詞有“我對此感到意外”的意思。問題出現了，你也許不清楚該如何處理，但你的確知道不應該置之不理；你要停下來，看看是不是有別人或在別的地方，能夠處理這個問題。只是在當前的環境中還沒有足夠的信息來解決這個問題，所以就把這個問題提交到一個更高級別的環境中，在這裏將作出正確的決定。
使用異常所帶來的另一個相當明顯的好處是，它往往能夠降低錯誤處理代碼的複雜度。如果不使用異常，那麼就必須檢查特定的錯誤，並在程序中的許多地方去處理它。而如果使用異常，那就不必在方法調用處進行檢查，因為異常機制將保證能夠捕獲這個錯誤。並且，只需在一個地方處理錯誤，即所謂的異常處理程序中。這種方式不僅節省代碼，而且把“描述在正常執行過程中做什麼事”的代碼和“出了問題怎麼辦”的代碼相分離。總之，與以前的錯誤處理方法相比，異常機制使代碼的閱讀、編寫和調試工作更加井井有條。
異常概述：
現在我們需要編寫一個五子棋程序，當用戶輸入下期坐標時，程序要判斷用戶輸入是否合法，如果保證程序有較好的容錯性，將會有如下的代碼（偽代碼）：
if(用戶輸入包含除逗號之外的其他非数字字符)
{
alert 坐標只能是數值
goto retry
}
else if(用戶輸入不包含逗號) {
alert 應使用逗號分隔兩個坐標值
goto retry
}
else if(用戶輸入坐標值超出了有效範圍) {
alert 用戶輸入坐標應位於棋盤坐標之內
goto retry
}
else if(用戶輸入的坐標已有棋子)
{
alert 只能在沒有棋子的地方下棋
goto retry
}
else {
.....
}
上面代碼還未涉及任何有效處理，只是考慮了4種可能的錯誤，代碼就已經急劇增加了。但實際上，上面考慮的4種情形還遠未考慮到所有的可能情形（事實上，世界上的意外是不可窮舉的），程序可能發生的異常情況總是大於程序員所能考慮的意外情況。
對於上面的錯誤處理機制，主要有以下兩個缺點：
- 無法窮舉所有的異常情況。因為人類知識的限制，異常情況總比可以考慮到的情況多，總有“漏網之魚”的異常情況，所以程序總是不夠健壯。
- 錯誤處理代碼和業務實現代碼混雜。這種錯誤處理和業務實現混雜的代碼嚴重影響程序的可讀性，會增加程序維護的難度。
我們希望有這樣一種處理機制：
if(用戶輸入的數據不合法){
.....
}else{
處理邏輯
.....
}
上面偽碼提供了一個非常強大的“if塊”——程序不管輸入錯誤的原因是什麼，只要用戶輸入不滿足要求，程序就一次處理所有的錯誤。這種處理方法的好處是，使得錯誤處理代碼變得更有條理，只需在一個地方處理錯誤。
這就需要用到java異常了。
異常是程序中的一些錯誤，但並不是所有的錯誤都是異常，並且錯誤有時候是可以避免的。
比如說，你的代碼少了一個分號，那麼運行出來結果是提示是錯誤java.lang.Error；如果你用System.out.println(11/0)，那麼你是因為你用0做了除數，會拋出java.lang.ArithmeticException的異常。
異常發生的原因有很多，通常包含以下幾大類：
- 用戶輸入了非法數據。
- 要打開的文件不存在。
- 網絡通信時連接中斷，或者JVM內存溢出。
Java中的異常有以下三種類型：
檢查異常：最具代表的檢查性異常是用戶錯誤或問題引起的異常，這是程序員無法預見的。例如要打開一個不存在文件時，一個異常就發生了，這些異常在編譯時不能被簡單地忽略。
運行異常：運行時異常是可能被程序員避免的異常。與檢查性異常相反，運行時異常可以在編譯時被忽略。
錯誤：錯誤不是異常，而是脫離程序員控制的問題。錯誤在代碼中通常被忽略。例如，當棧溢出時，一個錯誤就發生了，它們在編譯也檢查不到的。
異常的體繫結構：
我們先來統觀以下Java的異常體繫結構圖：
Java的異常被分為兩大類：Checked異常和Runtime異常（運行時異常）。所有的RuntimeException類及其子類的實例被稱為Runtime異常；不是RuntimeException類及其子類的異常實例則被稱為Checked異常。
只有Java語言提供了Checked異常，其他語言都沒有提供Checked異常。Java認為Checked異常都是可以被處理（修復）的異常，所以Java程序必須顯式處理Checked異常。如果程序沒有處理Checked異常，該程序在編譯時就會發生錯誤，無法通過編譯。
Throwable：
Java異常的頂級類，所有的類都繼承自Throwable
Error：
Error錯誤，一般是指與虛擬機相關的問題，如系統崩潰、虛擬機錯誤、動態鏈接失敗等，這種錯誤無法恢復或不可能捕獲，將導致應用程序中斷。通常應用程序無法處理這些錯誤，因此應用程序不應該試圖使用catch 塊來捕獲Error對象。
在定義該方法時，也無須在其throws子句中聲明該方法可能拋出Error及其任何子類。
Exception：
Exception中異常主要分為兩大類，運行時異常和檢查異常。常見的運行時異常有ArrayIndexOutOfBoundsException（數組下標越界）、NullPointerException（空指針異常）、ArithmeticException（算術異常）、ClassNotFoundException（類型找不到），這些異常時非檢查異常，程序可以選擇處理，也可以不處理，編譯器編譯時期並不會報錯。這些異常一般是由於程序邏輯錯誤引起的，所以建議程序員還是處理一下。除運行時異常外的所有異常我們都稱為非運行時異常，也是必須處理的異常，如果不出來，程序編譯會報錯。
Error和Exception的區別：
Error和Exception的區別：Error通常是災難性的致命的錯誤，是程序無法控制和處理的，當出現這些異常時，Java虛擬機（JVM）一般會選擇終止線程；Exception通常情況下是可以被程序處理的，並且在程序中應該盡可能的去處理這些異常。
檢查異常：必須處理的異常
除了RuntimeException及其子類以外，其他的Exception類及其子類都屬於檢查異常，當程序中可能出現這類異常，要麼使用try-catch語句進行捕獲，要麼用throws子句拋出，否則編譯無法通過。
非檢查異常：可以不處理
包括RuntimeException及其子類和Error。
不受檢查異常為編譯器不要求強制處理的異常，檢查異常則是編譯器要求必須處置的異常。
異常處理機制：
Java的異常處理機制可以讓程序具有極好的容錯性，讓程序更加健壯。當程序運行出現意外情形時，系統會自動生成一個Exception對象來通知程序，從而實現將“業務功能實現代碼”和“錯誤處理代碼”分離，提供更好的可讀性。
java異常關鍵字：
try – 用於監聽。try后緊跟一個花括號括起來的代碼塊（花括號不可省略），簡稱try塊，它裏面放置可能引發異常的代碼，當try語句塊內發生異常時，異常就被拋出。【監控區域】catch – 用於捕獲異常。catch后對應異常類型和一個代碼塊，用於處理try塊發生對應類型的異常。【異常處理程序】finally – 用於清理資源，finally語句塊總是會被執行。 多個catch塊后還可以跟一個finally塊，finally塊用於回收在try塊里打開的物理資源（如數據庫連接、網絡連接和磁盤文件）。只有finally塊執行完成之後，才會回來執行try或者catch塊中的return或者throw語句，如果finally中使用了return或者throw等終止方法的語句，則就不會跳回執行，直接停止。【使用finally進行清理】throw – 用於拋出一個實際的異常。throw可以單獨作為語句使用，拋出一個具體的異常對象。【拋出異常】throws –用在方法簽名中，用於聲明該方法可能拋出的異常。【異常說明】
1、使用try…catch捕獲異常：
語法格式：
try{
//業務實現代碼
...
}catch(Exception e){
//異常處理代碼
...
}
如果執行try塊里的業務邏輯代碼時出現異常，系統自動生成一個異常對象，該異常對象被提交給Java運行時環境，這個過程被稱為拋出（throw）異常。
當Java運行時環境收到異常對象時，會尋找能處理該異常對象的catch塊，如果找到合適的catch塊，則把該異常對象交給該catch塊處理，這個過程被稱為捕獲（catch）異常；如果Java運行時環境找不到捕獲異常的catch塊，則運行時環境終止Java程序也將退出。
下面看幾個簡單的異常捕獲的例子：
例1：
public class DivTest {
public static void main(String[] args) {
try {
int a=Integer.parseInt(args[0]);
int b=Integer.parseInt(args[1]);
int c=a/b;
System.out.println("您輸入的兩個數相除的結果是"+c);
}catch(IndexOutOfBoundsException e) {
System.out.println("數組越界，運行時參數不夠");
}catch(NumberFormatException e) {
System.out.println("数字格式異常");
}catch(ArithmeticException e) {
System.out.println("算術異常");
}catch(Exception e) {
System.out.println("未知異常");
}
}
}
- 如果運行該程序時輸入的參數不夠，將會發生數組越界異常，Java運行時將調用IndexOutOfBoundsException對應的catch塊處理該異常。
- 如果運行該程序時輸入的參數不是数字，而是字母，將發生数字格式異常，Java運行時將調用NumberFormatException 對應的catch塊處理該異常。
- 如果運行該程序時輸入的第二個參數是0，將發生除0異常，Java運行時將調用ArithmeticException對應的catch塊處理該異常。
- 如果程序運行時出現其他異常，該異常對象總是Exception類或其子類的實例，Java運行時將調用Exception對應的catch塊處理該異常。
上面程序中的三種異常是我們在編程中經常遇見的，讀者應該掌握這些異常。
例2：
import java.util.Date;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Date d=null;
try {
System.out.println(d.after(new Date()));
}catch(NullPointerException e) {
System.out.println("空指針異常");
}catch(Exception e) {
System.out.println("未知異常");
}
}
}
上面程序針對NullPointerException異常提供了專門的異常處理塊。上面程序調用一個null對象的after0方法，這將引發NullPointerException異常（當試圖調用一個null對象的實例方法或實例變量時，就會引發NullPointerException異常），Java 運行時將會調用NullPointerException對應的catch塊來處理該異常；如果程序遇到其他異常，Java運行時將會調用最後的catch塊來處理異常。
catch塊處理異常遵循着：先小后大，即先子類後父類。正如在前面程序所看到的，程序總是把對應Exception類的catch塊放在最後，這是為什麼呢？讀者可能明白原因：如果把Exception類對應的catch塊排在其他catch塊的前面，Java運行時將直接進入該catch塊（因為所有的異常對象都是Exception或其子類的實例），而排在它後面的catch塊將永遠也不會獲得執行的機會。
多異常捕獲：
在Java7之前，每個catch塊只能捕獲一個異常，Java7之後，每個catch塊可以捕獲多種類型的異常。
上面的例1可以改成如下代碼實現：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
try {
int a=Integer.parseInt(args[0]);
int b=Integer.parseInt(args[1]);
int c=a/b;
System.out.println("您輸入的兩個數相除的結果是"+c);
}catch(IndexOutOfBoundsException|NumberFormatException|ArithmeticException e) {
System.out.println("數組越界，数字格式異常，算術異常");
}catch(Exception e) {
System.out.println("未知異常");
}
}
}
2、使用throws聲明拋出異常：
使用throws聲明拋出異常的思路是，當前方法不知道如何處理這種類型的異常，該異常應該由上一級調用者處理；如果main方法也不知道如何處理這種類型的異常，也可以使用throws聲明拋出異常，該異常將交給JVM處理。JVM對異常的處理方法是，打印異常的跟蹤棧信息，並中止程序運行，這就是前面程序在遇到異常后自動結束的原因。
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
public class Test {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
FileInputStream fis=new FileInputStream("a.txt");
}
}
上面程序聲明不處理IOException異常，將該異常交給JVM處理，所以程序一旦遇到該異常，JVM就會打印該異常的跟蹤棧信息，並結束程序。運行上面程序，會看到如下圖所示的運行結果。
3、使用throw拋出異常：
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception {
try {
int a=Integer.parseInt(args[0]);
int b=Integer.parseInt(args[1]);
int c=a/b;
if(b==0) {
throw new Exception("除數不能為0");
}
System.out.println("您輸入的兩個數相除的結果是"+c);
}catch(Exception e) {
System.out.println("未知異常");
}
}
}
上面程序中粗體字代碼使用throw語句來自行拋出異常。當Java運行時接收到開發者自行拋出的異常時，同樣會中止當前的執行流，跳到該異常對應的catch塊，由該catch塊來處理該異常。也就是說，不管是系統自動拋出的異常，還是程序員手動拋出的異常，Java運行時環境對異常的處理沒有任何差別。
4、訪問異常信息：
如果程序需要在catch塊中訪問異常對象的相關信息，則可以通過訪問catch塊的后異常形參來獲得。當Java運行時決定調用某個catch塊來處理該異常對象時，會將異常對象賦給catch塊后的異常參數，程序即可通過該參數來獲得異常的相關信息。
所有的異常對象都包括如下幾個常用的方法：
getMessage()：返回該異常信息的跟蹤棧信息輸出到標準錯誤輸出
printStackTrace()：將該異常的跟蹤棧信息輸出到標準錯誤輸出。
printStackTrace(PrintStream s)：將該異常的跟蹤棧信息輸出到指定輸出流。
getStackTrace()：返回該異常的跟蹤棧信息。
5、使用finally回收資源：
有些時候，程序在try塊里打開了一些物理資源（例如數據庫連接、網絡連接和磁盤文件），這些物理資源都必須显示回收。
在哪裡回收這些物理資源呢？在try塊里回收？還是在catch塊中進行回收？假設程序在try塊里進行資源回收，根據圖10.1所示的異常捕獲流程—一如果try塊的某條語句引起了異常，該語句后的其他語句通常不會獲得執行的機會，這將導致位於該語句之後的資源回收語句得不到執行。如果在catch塊里進行資源回收，但catch塊完全有可能得不到執行，這將導致不能及時回收這些物理資源。
為了保證一定能回收try塊中打開的物理資源，異常處理機制提供了finally塊。不管try塊中的代碼是否出現異常，也不管哪一個catch塊被執行，甚至在try塊或catch塊中執行了return語句，finally塊總會被執行。完整的Java異常處理語法結構如下：
try{
//業務實現代碼
...
}catch(SubException e){
//異常處理塊
...
}catch(SubException e2){
//異常處理塊
...
}finally{
//資源回收
...
}
例如：
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception {
try {
int a=10;
int b=0;
int c=a/b;
}catch(Exception e) {
System.out.println("未知異常");
}finally {
System.out.println("資源回收");
}
}
}
結果：
未知異常
資源回收
總結：
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