学习目标：掌握程序异常产生的原因，处理异常的方法和过程。

如何处理程序异常？

编写Java程序经常会遇到错误。一类错误是语法错误或资源链接错误，此类错误一般在编译过程中就可以发现；另一类错误是在程序运行过程中出现的错误，该类错误被称为程序异常，由于程序异常严重影响了程序运行的稳定性。因此，程序人员必须要对此类错误进行预防和处理，对异常处理的过程即异常处理。

在工作和现实生活中，也有很多异常处理的事例。例如，在软件项目开发过程中，团队成员的突然离职、客户对需求的变更、开发进度拖延等情况的发生，都会导致项目开发过程出现异常，并需要项目经理及时处理这些异常情况。

异常不可避免，但可以对异常做出预测和预处理，预测什么情况下会出现异常，出现异常后如何处理。

例如，前面谈到的软件项目开发过程出现的异常，可以在项目管理计划书中针对团队成员离职、需求变更、进度拖延出现的异常，制定详尽的应对计划，该应对计划就是异常处理。

对于程序而言，内存溢出、数组越界、除零操作、对象没有实例化就使用、变量无赋值就使用等操作都会引发程序异常。因此，程序员在编写代码时，需要对上面的情况做出预测，并添加出现异常时的处理语句，以提高程序的稳定性。

在不支持异常处理的程序设计语言中，程序员为了检查可能发生的异常情况，需要使用很多的if—else语句，这就要求程序员非常清楚地知道是什么导致了异常的产生，以及异常的确切含义。

案例1：建立一个测试类，使用if-else语句处理程序可能出现的错误。

新建项目PUnit9，在PUnit9项目新建excep包，在excep包下新建ExecpTest类。代码如下：

package excep;
 
public class ExecpTest {
    public static void main(String[] args) {
        int ret = div(20,0);
        System.out.println("除法结果为：" + ret);
 
    }
 
    //求两数的除法
    public static int div(Integer a,Integer b)
    {
        int ret = -1;
        //预测传入参数a为空的异常处理代码
        if( a == null )
        {
            System.out.println("传入的参数a为空");
            return ret;
        }
        //预测传入参数b为空的异常处理代码
        else if( b == null )
        {
            System.out.println("传入的参数b为空");
            return ret;
 
        }
        //预测传入参数b不能为0的异常处理代码
        else if( b == 0 )
        {
            System.out.println("传入的参数b为0，b做为除数不能为0");
            return ret;
 
        }
        ret = a / b;
        return ret;
 
    }
 
}

程序执行结果如下图所示：

有异常处理机制的语言，没有必要去编写上述的这些if—else语句。在默认的情况下，异常会输出一个错误消息，并中止程序的执行。为了更好地处理异常情况，程序员通常会在程序中定义异常处理语句来捕获和处理异常情况。Java语言提供了try—catch语句来捕获和处理异常，try—catch语句后面会详细讲解。

案例2：使用try—catch语句对上面的案例提供异常处理的支持。

在excep包下新建TryCatchTest类。代码如下：

package excep;
 
public class TryCatchTest {
    public static void main(String[] args) {
        int ret = div(20,0);
        System.out.println("除法结果为：" + ret);
 
    }
 
    // 求两数的除法
    public static int div(Integer a,Integer b)
    {
        int ret = -1;
        //try语句块用于捕获异常
        try {
            ret = a / b;
        }catch(Exception e1){
            //catch语句块用于处理异常
            System.out.println(e1.getMessage());
        }
        return ret;
    }
 
}

采用try—catch语句不仅可以使代码变得更简洁，而且能为程序调试提供很大的方便，从而达到提高程序稳定性的目的。

异常处理就是提前预测程序可能发生的所有异常情况，并通过Java提供的异常处理类捕获异常，编写异常处理代码。当出现异常后，程序执行的流程发生改变，程序的控制权转移到异常处理代码。

程序异常及异常处理类

前面介绍了Java的异常处理，对异常有了大概了解。现在再从编码的角度来理解异常。试运行如下代码：

案例3：建立ShowException类，在main()方法中进行除零操作，查看控制台给出的异常信息。

在excep包下新建ShowException类。代码如下：

package excep;
public class ShowException {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a=30,b=0,c;
        //零做为除数，程序抛出异常
        c= a / b;
    }
}

上面的代码中，b为零值，当执行c= a / b语句时，程序抛出异常，控制台会显示如下图所示的内容：

当然如果程序员对变量b做了预防为0的判断，控制台将不会显示图中所示内容。控制台给出的错误信息就是异常，也就是程序运行过程中出现的错误或不正常的情况，当发生异常时，程序可能会出现问题，甚至崩溃。因此当程序发生异常时就需要对异常进行处理，Java语言也提供了异常处理机制。

Java提供了一个Throwable类，Throwable类是Java语言中所有处理错误或异常的超类，只有当对象是此类或其子类之一的实例时，才能通过Java虚拟机或者java的throw语句抛出异常。类似的，只有此类或其子类之一才可以是catch子句中的参数类型。它的两个子类的实例Error和Exception通常用于指示发生了异常情况。这些实例是在异常情况的上下文中创建的，因此包含了相关的程序运行信息。Throwable类及其子类的结构如下图所示：

Throwable类充当所有对象的父类，可以使用异常处理机制将这些对象的异常抛出并捕获。在Throwable类中定义方法来检索与异常相关的错误信息，并打印显示异常发生的栈跟踪信息。它有Error和Exception两个基本子类。

错误（Error）：

JVM系统内部错误，资源耗尽等严重情况。

异常（Exception）：

其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题。例如，除数为零、数组越界、空指针访问、读取不存在的文件等。

当发生Error时，程序员根本无能为力，只能让程序终止。例如内存溢出，不可能指望程序能处理这样的情况。而对于Exception，则有补救或控制的可能，程序员也可以预先防范。异常处理主要是针对Exception进行，Exception的API说明如下图所示：

图中包含了众多Exception类的已知子类，也不必担心这么多子类记不住，在实际使用时查阅异常类的文档即可。

下面列出常见的异常类：

Exception：

异常层次结构的根类

RuntimeException：

Java.lang异常的基类

ArithmeticException：

算术错误异常类，如零作为除数

ArrayIndexOutOfBoundsException：

数组越界异常处理类

NullPointerException：

尝试访问NULL 对象或成员

ClassNotFoundException：

不能加载所需的类

IOException：

I/O异常的根类

异常处理机制可以从两个方面来描述，当一个Java程序违法了Java语义规范时，JVM虚拟机就会抛出一个异常。例如数组下标越界,会引发IndexOutOfBoundsException异常，访问null的对象时会引发NullPointerException异常。另一种情况就是JAVA允许程序员扩展这种语义检查，程序员可以创建自己的异常，并自由选择在何时用throw关键字引发异常。所有的异常都是java.lang.Thowable的子类。