Java異常處理：給程式罩一層保險

異常處理機制在一定程度上保證了程式的健壯性，就好像給程式罩了一層保險。 ...

文/沉默王二

人這一生，總會遇到一些不可預料的麻煩，這些麻煩可能會讓我們遭受沉重的打擊。為了減輕因此承受的負擔，我們就會買保險。

本著負責任的態度，我們程式員在寫代碼的時候，都非常的嚴謹。但程式在運行的時候，往往會出現一些令人意想不到的錯誤，導致那些不被期望的事件發生，最終，程式沒有按照我們的預期正常地執行下去——異常發生了，是任程式自生自滅，還是將錯誤輸出給用戶？

Java為此提供的解決方案是——異常處理機制。

異常處理機制能夠讓程式在異常發生時，按照代碼預先設定的異常處理規則，針對性地處理異常——要麼恢復到程式一開始的樣子，要麼停止運行把詳細的錯誤信息拋出來，讓我們程式員知道哪裡出了錯，然後做出對應的優化。

異常處理機制在一定程度上保證了程式的健壯性，就好像給程式罩了一層保險。

01 異常的分類

在Java中，異常被稱為Throwable，可分為Error和Exception（英文直譯為例外，但通常被稱為真的‘異常’）。

Error：代表了Java虛擬機（Java Virtual Machine）本身的錯誤，不能通過代碼進行處理。我們程式員最熟悉的Error就是OutOfMemoryError，該錯誤的原因是由於程式不嚴謹，產生了過多的垃圾，導致Java虛擬機記憶體溢出。

Exception：代表了程式運行時出現的各種例外（不被期望發生的事件），可分為檢查（checked）異常和非檢查（unchecked）異常。

編譯器強制要求程式員為檢查異常做預處理工作——捕獲異常並處理或者拋出異常，否則編譯器就會提示錯誤。常見的這類異常有SQLException、IOException和ClassNotFoundException。

編譯器不會提示非檢查異常，也不要求在程式中處理這些異常。但通常情況下，程式員應該對這些異常有所防範。比如說在進行除法運算的時候要對除數進行檢查，保證其不能為0，否則程式在運行時就會拋出ArithmeticException，如果這樣的異常發生了，那隻能說明編寫這段代碼的程式員很粗心。

可查看下圖瞭解Java異常的分類：

02 異常發生了

來看程式清單3-1：

package com.cmower.java_demo.twelve;

public class Cmower {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(2 / 0);
        System.out.println("程式已終止執行");
    }

}
/*****************************************
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at com.cmower.java_demo.twelve.Cmower.main(Cmower.java:6)
*****************************************/

當除數為0時，將拋出ArithmeticException異常，程式不再繼續執行——異常信息列印得非常詳細，我們可以找到哪一行出了錯，並且知道錯誤是由於除數為0引發的；假如不知道錯誤怎麼解決，可以把第一行的錯誤信息複製粘貼進行搜索，有不少答案正是你需要的。

03 異常處理

程式清單3-1沒有使用異常處理機制，也可以順利編譯，因為ArithmeticException異常是非檢查異常。那如果遇到檢查異常呢？

編譯器會提醒異常未處理，見下圖：

在這裡插入圖片描述

在這裡插入圖片描述

具體的代碼如下：

public class Cmower {

    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fileIn = new FileInputStream("cmower.jpg");
    }

}

那該如何處理異常呢？

如果是非檢查異常，就需要在編碼階段對可能發生的錯誤進行規避，比如說，檢查除數是否為0，如果為0就不要再做除法運算了。

如果是檢查異常，做法大致有兩種。

1）直接拋出錯誤

大學快畢業的時候，我感覺很迷茫，不知道未來要做什麼，於是就打電話向父母求助，他們就勸我去一家軟體培訓園接受培訓——自己決定不了的，就向上級請示。

這種現實的場景在Java中竟然也能找到相似之處。當一個方法不知道該怎麼處理異常時，就可以使用throws關鍵字將編譯器提醒的錯誤拋出，拋出的錯誤直接交給方法調用者來處理。示例如下：

public class Cmower {

    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        FileInputStream fileIn = new FileInputStream("cmower.jpg");
    }

}

2）捕獲錯誤

在軟體培訓園接受了兩個月的培訓後，我就被江蘇富士通錄用了，然後一干就是三年半。這三年多時間，我成長了很多，技術得到了很大的鍛煉，於是就在五年前回到了洛陽——這一次，我沒再向父母請示，因為我翅膀硬了，可以自己做決定了。

這種現實的場景在Java中仍然能找到相似之處。當一個方法知道自己該怎麼處理異常時，就可以使用try塊將編譯器提醒出錯的代碼段進行捕獲，然後在catch塊中做出對應的處理。示例如下：

public class Cmower {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileInputStream fileIn = new FileInputStream("cmower.jpg");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.err.println("讀取的文件未找到：" + e.getMessage());
        }
    }

}

在我初學Java的時候，總喜歡直接捕獲通用異常Exception，而不是特定的異常（比如FileNotFoundException），因為這樣做很省事，除了少寫幾個字母之外，還不必擔心其他異常出現時再另外捕獲。

但這樣做是有問題的。因為在日常的開發中，我們希望代碼能夠直觀地體現出儘量多的信息，但不具體的Exception會隱藏掉那些應該呈現出來的信息。

04 異常處理的實戰

1）表單驗證

當我們需要在伺服器端對用戶輸入的內容進行檢查時，就可以利用異常處理機制。怎麼做呢？

第一步，自定義異常類，繼承RuntimeException（那些不受檢查的異常類都繼承自該類）。

public class OrderException extends RuntimeException {

    public OrderException() {
        super();
    }

    public OrderException(String message) {
        super(message);
    }

}

第二步，表單驗證的時候，遇到不符合要求的用戶輸入時使用throw關鍵字拋出自定義異常。

public static void check(String input) {
    if (input == null) {
        throw new OrderException("輸入值不能為空");
    }

    if (input.length() < 10) {
        throw new OrderException("字元串長度不能少於10個");
    }
}

第三步，對自定義異常捕獲，做出對應處理。

public class Cmower {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            check(args[0]);
        } catch (OrderException e) {
            System.err.println("用戶輸入條件有誤：" + e.getMessage());
        }
    }

}

為什麼要使用自定義異常來處理用戶輸入呢？因為用戶輸入需要檢查很多項，而異常處理機制會在遇到第一項錯誤的時候就停下來，後面的代碼是不會執行的——很貼合表單驗證的場景。

2）使用日誌記錄異常的堆棧信息

在之前的例子當中，我們一直把錯誤信息列印在控制台，但正式的應用當中，日誌是要被記錄在日誌文件中的，因為控制台記錄的信息是有限的。

限於篇幅原因，日誌相關的組件log4j、slf4j以及他們在項目中的配置請查閱資料。

當配置好日誌組件後，就可以在需要記錄日誌信息的類中創建Logger，然後在catch塊中使用logger.error(e.getMessage(), e);記錄詳細的異常堆棧信息。具體示例如下：

package com.cmower.java_demo.twelve;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

public class Cmower {
    protected static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Cmower.class);
    public static void check(String input) {
        if (input == null) {
            throw new OrderException("輸入值不能為空");
        }

        if (input.length() < 10) {
            throw new OrderException("字元串長度不能少於10個");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            check(null);
        } catch (OrderException e) {
            logger.error(e.getMessage(), e);
        }
    }

}
/*****************************************
ERROR 2019-01-08 21:38:35,696 com.cmower.java_demo.twelve.Cmower: 輸入值不能為空
com.cmower.java_demo.twelve.OrderException: 輸入值不能為空
    at com.cmower.java_demo.twelve.Cmower.check(Cmower.java:10)
    at com.cmower.java_demo.twelve.Cmower.main(Cmower.java:20)
*****************************************/

05 finally

對於一些代碼，我們希望無論try塊中的異常是否拋出，它們都能夠得到執行，這就需要用到finally——不管異常是否發生，只要對應的try執行了，則它一定也執行。

finally塊通常用來做資源釋放操作：關閉文件、關閉socket連接、關閉資料庫連接等等。示例如下：

try {
    Socket socket = new Socket(serverIp, serverPort);
} catch (IOException e) {
    logger.error(e.getMessage(), e);
} finally {
    socket.close();
}