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了解Java中的異常機制

來源:互聯網  2008-06-01 00:01:02  評論

由于本文旨在探討Java"異常機制"的深層原理,因此關于"異常"的使用方法都不做詳細說明。首先看一段非常熟悉的用于打開一個文件的C程序段:

FILE *fp;

fp=fopen(filename,"rw");

if(fp==NULL){

printf("cannot open file\n");

exit(0);

}

在這段程序中,if條件語句中的一段用來處理沒有找到指定文件,或者其它原因無法正確打開指定文件。可是如果遇到一個責任心不強的程序員,他可能認爲出現找不到文件的可能性很小,或者由于思路集中在程序功能的實現上而忘記了處理這種情況。這時程序同樣可以正確編譯,而且一般情況下也不會出現問題。但此時這段程序可以肯定說是不夠健壯的,而且一旦這段程序發生了錯誤也會讓程序員很難發現錯誤出在哪裏。在C語言以及其它大多數高級語言中都可以舉出很多這種例子。

也就是一個函數在使用的時候,可能會出現並沒有達到這個函數的使用目的的情況,哪怕在這段程序的特定使用環境下發生這種異常情況的可能性只有萬分之一。常用處理的方法就是,程序員在需要使用某個函數時必須充分了解可能會有什麽原因導致該函數不能正確執行,然後加入相應的條件判斷語句來進行處理。後面將有一個例子說明這個問題。

而Java的"異常機制"就是在處理上述問題中給了程序員非常簡單而靈活的方式。一般來說,其它高級語言主要是讓函數使用者來關注該函數可能會出現的異常情況,而java則是把這件事情交給方法(和函數對應的概念,在Java中稱方法)的設計者來做。這對于方法的使用者來說帶來的方便是不會因爲責任心不強,或者辦事丟三那四,會忘了在使用方法時處理可能發生的異常情況。而麻煩就是,在使用一個可能會發生異常的方法時,絕對不能視而不見,而必須做出相應的處理。也就是說象上述C程序段中,如果忘了if程序塊,這個程序甚至還能蒙過一個外行上司,但當使用Java來完成這個功能時,只要用到的方法使用了"異常"機制,如果不對可能産生"異常"的方法進行相應處理,java編譯器是不會讓其通過的。

一、"異常類"的組織形式

Java系統類中的方法産生的異常都被組織成"異常類"(還有Error類,不在本文討論範圍),此方法和它相關的"異常類"通過throws關鍵字關聯在一起,並且這些類都必須是Exception類的子類。任何一個自己開發的類的方法中如果可能會産生某種異常,也可以將這種異常組織成一個"異常類",但這個"異常類"同樣必須是Exception的子類,或孫子類等等。

例1:

/*isLegal于檢查數據是否合法,當>0時視爲合法,返回合法值,

*否則視爲不合法,抛出"異常".*/

int isLegal(int dt) throws LowZeroException

//這種定義本文中均稱爲方法與"異常"通

{//過throws建立了關聯

if(dt>=0){

return data;

}

else

throw new LowZeroException();

}

/*自已寫的異常類,繼承自Exception*/

class LowZeroException extends Exception

{

public LowZeroException(){

super();

}

}

仔細觀察方法isLegal(),它體現出的最值得注意的特色是,它有兩種方式的函數出口,一種是通過return語句,返回的是方法本身定義的類型的實例,另一種是通過throw,返回的是"異常類"的對象實例,Java中稱之爲抛出"異常".對比一下C中如何處理同樣的問題的:

int isLegal(int dt) {

if(dt>=0){

return data;

}

else

return -1;//通過一個特定值來表明出錯

}

由于C只能通過return返回函數值,所以在處理異常情況時則可能通過以上方式來處理。當然這就要求isLegal()函數的使用者必須知道函數中使用返回值-1來表明出現不合法數據的情況。

對比這兩種處理方法,可以知道java的"異常機制"把處理異常事件的職能和方法本身的職能通過兩個不同出口分離開來。

所有這些"異常類"獨立于它具體服務的方法被統一組織成一個類樹。"異常機制"就好比高校的後勤社會化一樣,通過後勤社會化將學校的教學職能和學校的後勤保障分離開來,並且後勤集團的組織形式也是獨立于學校主體的。事實證明,這種組織方式不僅提高了服務效率,也提高了服務質量。整個Java體系中的"異常類"組織形式如圖1所示:

在例1中的isLegal()方法如果在調用過程中沒有能正常返回整形數,而是在"異常"産生點産生了"異常"對象,那麽這個"異常"對象由誰來接收,並處理它呢?以下就來解答這個問題。

二、"異常"的處理過程

Java中由try…catch語法來處理"異常",將關聯有"異常類"的方法包含在try{}程序塊中,catch(){}關鍵字可以使用形參,用于和方法産生的"異常"對象結合。當調用某個方法時,引起異常事件發生的條件成立,便會抛出"異常",原來的程序流程將會在此方法處中斷,然後try模塊後緊跟的catch中的"形參"和此異常對象完成了結合,繼而進入了catch模塊中運行。具體過程舉例說明:

例2:

/*將關聯有異常的方法包含在try模塊中*/

int myMethod(int dt){

int data = 0;

try{

int data = isLegal(dt);

}catch(LowZeroException e){

System.out.println("發生數據錯誤!");

}

return data;

}

三、"異常"的處理方法

有兩種方法處理"異常":第一種如例2,將含有"異常"出口的方法直接放到try塊中,然後由緊隨其後的catch塊捕捉。第二種是不直接監聽捕捉被引用方法的"異常",而是將這個"異常"關聯傳遞給引用方法,同時監聽捕捉工作也相應向上傳遞。

例3:

int myMethod2(int dt)

{

int data = 0;

try{

data = myMethod(dt)

}catch(LowZeroException e){

System.out.println("發生數據錯誤!");

e.printStackTrace();

}

return data;

}

int myMethod(int dt) throws LowZeroException

{

int data = isLegal(dt);

//此處引用isLegal()方法,但並沒有捕捉它的"異常"

return data;

}

從上例中可以看到方法myMethod()與它引用的方法isLegal()産生的"異常"LowZeroException建立了關聯,也就是完成了將"異常"關聯的向上傳遞,此時的myMethod()方法體中雖然只有一個return返回語句,但它事實上同樣有兩種方式的函數出口,一種是由return返回的整形值,另一種則是返回方法名中的throws關鍵字所指的"異常類"的實例對象。相應的,監聽捕捉的工作交給了上一層方法myMethod2()。同樣的道理,myMethod2()也可以將"異常"通過throws的關聯繼續向上傳遞。這樣的話,一旦一個"異常"被捕捉到時,這個"異常"必有一個傳遞路徑,而如果我們在捕捉點的catch程序塊中加入printStackTrace()方法,便能清楚的看到這個"異常"是怎樣傳遞過來的。例如在例3如果有"異常"被捕捉到,e.printStackTrace()打印出來的結果將是:

LowZeroException:

at Example.isLegal

at Example myMethod

at Example.myMethod2

at Example main

從上結果中我們可以看到,從LowZeroException"異常"産生點,即包含throw new LowZeroException();子句的方法開始,然後一直追溯到産生當前線程的方法(注意:printStackTrace()並不是追溯到捕捉點結束,而是到産生當前線程的方法結束)。"異常"産生點産生的LowZeroException"異常"對象,首先被賦給了isLegal()關聯的LowZeroException類的無名引用,然後繼續賦給myMethod()關聯的LowZeroException類的無名引用,再繼續賦給myMethod2()中的catch塊中的形參e,最後在這裏被處理掉,這個"異常"對象隨即消失。可以說,catch(){}就是"異常"對象的生命終結點。

另外還要注意一點,方法與"異常"的關聯可以一直向上傳遞,當傳遞到與main方法關聯後,即在main()方法的定義中使用了throws Exception,這時除了虛擬機沒有其它方法能夠引用main()方法,且在程序中可能看不到try…catch程序塊,但並不會産生錯誤,因爲此時虛擬機會捕捉"異常",並且會默認的調用printStackTrace()方法打印出"異常"路徑。總之只要一個方法關聯了"異常",可以將這個"異常"關聯向上傳遞,但是最終必須使用catch來終止"異常",或者一直傳遞到main()方法交給Java虛擬機來結束"異常"對象的生命,否則是通不過編譯的。

四、使用"異常機制"的需要注意的幾點

1.一個方法中可能會産生多種不同的異常,你可以設置多個"異常"抛出點來解決這個問題。

2."異常"對象從産生點産生後,到被捕捉後終止生命的全過程中,實際上是一個傳值過程,所以你可以根據需要,來合理的控制檢測到"異常"的粒度。例如在例3中,如果你並不需要知道具體産生的是LowZeroException"異常",那麽你可以使用"異常"的公共父類Exception來結合"異常"對象,即catch(Exception e){…}.同樣在"異常"與方法關聯的傳遞過程中,也可以根據需要控制關聯"異常"的粒度,即throws後面跟上異常對象的父類名。

3."異常機制"中還有一種特殊情況――RuntimeException"異常類",這個"異常類"和它的所有子類都有一個特性,就是"異常"對象一産生就被Java虛擬機直接處理掉,即在方法中出現throw 子句的地方便被虛擬機捕捉了。因此凡是抛出這種"運行時異常"的方法在被引用時,不需要有try…catch語句來處理"異常"。

由于本文旨在探討Java"異常機制"的深層原理,因此關于"異常"的使用方法都不做詳細說明。首先看一段非常熟悉的用于打開一個文件的C程序段: FILE *fp; fp=fopen(filename,"rw"); if(fp==NULL){ printf("cannot open file\n"); exit(0); } 在這段程序中,if條件語句中的一段用來處理沒有找到指定文件,或者其它原因無法正確打開指定文件。可是如果遇到一個責任心不強的程序員,他可能認爲出現找不到文件的可能性很小,或者由于思路集中在程序功能的實現上而忘記了處理這種情況。這時程序同樣可以正確編譯,而且一般情況下也不會出現問題。但此時這段程序可以肯定說是不夠健壯的,而且一旦這段程序發生了錯誤也會讓程序員很難發現錯誤出在哪裏。在C語言以及其它大多數高級語言中都可以舉出很多這種例子。 也就是一個函數在使用的時候,可能會出現並沒有達到這個函數的使用目的的情況,哪怕在這段程序的特定使用環境下發生這種異常情況的可能性只有萬分之一。常用處理的方法就是,程序員在需要使用某個函數時必須充分了解可能會有什麽原因導致該函數不能正確執行,然後加入相應的條件判斷語句來進行處理。後面將有一個例子說明這個問題。 而Java的"異常機制"就是在處理上述問題中給了程序員非常簡單而靈活的方式。一般來說,其它高級語言主要是讓函數使用者來關注該函數可能會出現的異常情況,而java則是把這件事情交給方法(和函數對應的概念,在Java中稱方法)的設計者來做。這對于方法的使用者來說帶來的方便是不會因爲責任心不強,或者辦事丟三那四,會忘了在使用方法時處理可能發生的異常情況。而麻煩就是,在使用一個可能會發生異常的方法時,絕對不能視而不見,而必須做出相應的處理。也就是說象上述C程序段中,如果忘了if程序塊,這個程序甚至還能蒙過一個外行上司,但當使用Java來完成這個功能時,只要用到的方法使用了"異常"機制,如果不對可能産生"異常"的方法進行相應處理,java編譯器是不會讓其通過的。 一、"異常類"的組織形式 Java系統類中的方法産生的異常都被組織成"異常類"(還有Error類,不在本文討論範圍),此方法和它相關的"異常類"通過throws關鍵字關聯在一起,並且這些類都必須是Exception類的子類。任何一個自己開發的類的方法中如果可能會産生某種異常,也可以將這種異常組織成一個"異常類",但這個"異常類"同樣必須是Exception的子類,或孫子類等等。 例1: /*isLegal于檢查數據是否合法,當>0時視爲合法,返回合法值, *否則視爲不合法,抛出"異常".*/ int isLegal(int dt) throws LowZeroException //這種定義本文中均稱爲方法與"異常"通 {    //過throws建立了關聯 if(dt>=0){ return data; } else throw new LowZeroException(); } /*自已寫的異常類,繼承自Exception*/ class LowZeroException extends Exception { public LowZeroException(){ super(); } } 仔細觀察方法isLegal(),它體現出的最值得注意的特色是,它有兩種方式的函數出口,一種是通過return語句,返回的是方法本身定義的類型的實例,另一種是通過throw,返回的是"異常類"的對象實例,Java中稱之爲抛出"異常".對比一下C中如何處理同樣的問題的: int isLegal(int dt) { if(dt>=0){ return data; } else return -1;//通過一個特定值來表明出錯 } 由于C只能通過return返回函數值,所以在處理異常情況時則可能通過以上方式來處理。當然這就要求isLegal()函數的使用者必須知道函數中使用返回值-1來表明出現不合法數據的情況。 對比這兩種處理方法,可以知道java的"異常機制"把處理異常事件的職能和方法本身的職能通過兩個不同出口分離開來。 所有這些"異常類"獨立于它具體服務的方法被統一組織成一個類樹。"異常機制"就好比高校的後勤社會化一樣,通過後勤社會化將學校的教學職能和學校的後勤保障分離開來,並且後勤集團的組織形式也是獨立于學校主體的。事實證明,這種組織方式不僅提高了服務效率,也提高了服務質量。整個Java體系中的"異常類"組織形式如圖1所示: 在例1中的isLegal()方法如果在調用過程中沒有能正常返回整形數,而是在"異常"産生點産生了"異常"對象,那麽這個"異常"對象由誰來接收,並處理它呢?以下就來解答這個問題。 二、"異常"的處理過程 Java中由try…catch語法來處理"異常",將關聯有"異常類"的方法包含在try{}程序塊中,catch(){}關鍵字可以使用形參,用于和方法産生的"異常"對象結合。當調用某個方法時,引起異常事件發生的條件成立,便會抛出"異常",原來的程序流程將會在此方法處中斷,然後try模塊後緊跟的catch中的"形參"和此異常對象完成了結合,繼而進入了catch模塊中運行。具體過程舉例說明: 例2: /*將關聯有異常的方法包含在try模塊中*/ int myMethod(int dt){ int data = 0; try{ int data = isLegal(dt); }catch(LowZeroException e){ System.out.println("發生數據錯誤!"); } return data; } 三、"異常"的處理方法 有兩種方法處理"異常":第一種如例2,將含有"異常"出口的方法直接放到try塊中,然後由緊隨其後的catch塊捕捉。第二種是不直接監聽捕捉被引用方法的"異常",而是將這個"異常"關聯傳遞給引用方法,同時監聽捕捉工作也相應向上傳遞。 例3: int myMethod2(int dt) { int data = 0; try{ data = myMethod(dt) }catch(LowZeroException e){ System.out.println("發生數據錯誤!"); e.printStackTrace(); } return data; } int myMethod(int dt) throws LowZeroException { int data = isLegal(dt); //此處引用isLegal()方法,但並沒有捕捉它的"異常" return data; } 從上例中可以看到方法myMethod()與它引用的方法isLegal()産生的"異常"LowZeroException建立了關聯,也就是完成了將"異常"關聯的向上傳遞,此時的myMethod()方法體中雖然只有一個return返回語句,但它事實上同樣有兩種方式的函數出口,一種是由return返回的整形值,另一種則是返回方法名中的throws關鍵字所指的"異常類"的實例對象。相應的,監聽捕捉的工作交給了上一層方法myMethod2()。同樣的道理,myMethod2()也可以將"異常"通過throws的關聯繼續向上傳遞。這樣的話,一旦一個"異常"被捕捉到時,這個"異常"必有一個傳遞路徑,而如果我們在捕捉點的catch程序塊中加入printStackTrace()方法,便能清楚的看到這個"異常"是怎樣傳遞過來的。例如在例3如果有"異常"被捕捉到,e.printStackTrace()打印出來的結果將是: LowZeroException: at Example.isLegal at Example myMethod at Example.myMethod2 at Example main 從上結果中我們可以看到,從LowZeroException"異常"産生點,即包含throw new LowZeroException();子句的方法開始,然後一直追溯到産生當前線程的方法(注意:printStackTrace()並不是追溯到捕捉點結束,而是到産生當前線程的方法結束)。"異常"産生點産生的LowZeroException"異常"對象,首先被賦給了isLegal()關聯的LowZeroException類的無名引用,然後繼續賦給myMethod()關聯的LowZeroException類的無名引用,再繼續賦給myMethod2()中的catch塊中的形參e,最後在這裏被處理掉,這個"異常"對象隨即消失。可以說,catch(){}就是"異常"對象的生命終結點。 另外還要注意一點,方法與"異常"的關聯可以一直向上傳遞,當傳遞到與main方法關聯後,即在main()方法的定義中使用了throws Exception,這時除了虛擬機沒有其它方法能夠引用main()方法,且在程序中可能看不到try…catch程序塊,但並不會産生錯誤,因爲此時虛擬機會捕捉"異常",並且會默認的調用printStackTrace()方法打印出"異常"路徑。總之只要一個方法關聯了"異常",可以將這個"異常"關聯向上傳遞,但是最終必須使用catch來終止"異常",或者一直傳遞到main()方法交給Java虛擬機來結束"異常"對象的生命,否則是通不過編譯的。 四、使用"異常機制"的需要注意的幾點 1.一個方法中可能會産生多種不同的異常,你可以設置多個"異常"抛出點來解決這個問題。 2."異常"對象從産生點産生後,到被捕捉後終止生命的全過程中,實際上是一個傳值過程,所以你可以根據需要,來合理的控制檢測到"異常"的粒度。例如在例3中,如果你並不需要知道具體産生的是LowZeroException"異常",那麽你可以使用"異常"的公共父類Exception來結合"異常"對象,即catch(Exception e){…}.同樣在"異常"與方法關聯的傳遞過程中,也可以根據需要控制關聯"異常"的粒度,即throws後面跟上異常對象的父類名。 3."異常機制"中還有一種特殊情況――RuntimeException"異常類",這個"異常類"和它的所有子類都有一個特性,就是"異常"對象一産生就被Java虛擬機直接處理掉,即在方法中出現throw 子句的地方便被虛擬機捕捉了。因此凡是抛出這種"運行時異常"的方法在被引用時,不需要有try…catch語句來處理"異常"。
󰈣󰈤
王朝萬家燈火計劃
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