一、JAVA異常

      異常是指不期而至的各種情況，如：檔案找不到、網路連線失敗、非法引數等。異常是一個事件，它發生在程式執行期間，干擾了正常的指令流程。Java通過API中的Throwable類的眾多子類描述各種不同的異常。因而，Java異常都是物件，是Throwable子類的例項，描述了出現在一段編碼中的錯誤條件。當條件生成時，錯誤將引發異常。

Java異常類層次結構圖：

    Throwable： 有兩個重要的子類：Exception（異常）和 Error（錯誤），二者都是 Java 異常處理的重要子類，各自都包含大量子類。

     Error（錯誤）:是程式無法處理的錯誤，表示執行應用程式中較嚴重問題。大多數錯誤與程式碼編寫者執行的操作無關，而表示程式碼執行時 JVM（Java 虛擬機器）出現的問題。例如，Java虛擬機器執行錯誤（Virtual MachineError），當 JVM 不再有繼續執行操作所需的記憶體資源時，將出現 OutOfMemoryError。這些異常發生時，Java虛擬機器（JVM）一般會選擇執行緒終止。

Exception（異常）:是程式本身可以處理的異常。

Java的異常(包括Exception和Error)分為可查的異常（checked exceptions）和不可查的異常（unchecked exceptions）

        可查異常（編譯器要求必須處置的異常）：正確的程式在執行中，很容易出現的、情理可容的異常狀況。可查異常雖然是異常狀況，但在一定程度上它的發生是可以預計的，而且一旦發生這種異常狀況，就必須採取某種方式進行處理。

       除了RuntimeException及其子類以外，其他的Exception類及其子類都屬於可查異常。這種異常的特點是Java編譯器會檢查它，也就是說，當程式中可能出現這類異常，要麼用try-catch語句捕獲它，要麼用throws子句宣告丟擲它，否則編譯不會通過。

        不可查異常(編譯器不要求強制處置的異常):包括執行時異常（RuntimeException與其子類）和錯誤（Error）。

        注：異常能被程式本身可以處理，錯誤是無法處理。

        Exception 這種異常分兩大類執行時異常和非執行時異常(編譯異常)。程式中應當儘可能去處理這些異常。

        執行時異常：都是RuntimeException類及其子類異常，如NullPointerException(空指標異常)、IndexOutOfBoundsException(下標越界異常)等，這些異常是不檢查異常，程式中可以選擇捕獲處理，也可以不處理。這些異常一般是由程式邏輯錯誤引起的，程式應該從邏輯角度儘可能避免這類異常的發生。

      執行時異常的特點是Java編譯器不會檢查它，也就是說，當程式中可能出現這類異常，即使沒有用try-catch語句捕獲它，也沒有用throws子句宣告丟擲它，也會編譯通過。

       非執行時異常 （編譯異常）：是RuntimeException以外的異常，型別上都屬於Exception類及其子類。從程式語法角度講是必須進行處理的異常，如果不處理，程式就不能編譯通過。如IOException、SQLException等以及使用者自定義的Exception異常，一般情況下不自定義檢查異常。

二、處理異常的機制

      在 Java 應用程式中，異常處理機制為：丟擲異常，捕捉異常。

     丟擲異常 ： 當一個方法出現錯誤引發異常時，方法建立異常物件並交付執行時系統，異常物件中包含了異常型別和異常出現時的異常狀態等資訊。執行時系統負責尋找處置異常的程式碼並執行。

    捕獲異常：在方法丟擲異常後，執行時系統將轉為尋找合適的異常處理器（exception handler）.潛在的異常處理器是異常發生時依次存留在呼叫棧中的方法集合。當異常處理器，能處理的異常型別與方法丟擲的異常型別相符時，即為合適的異常處理器。執行時系統從發生異常的方法開始，依次回查呼叫棧中的方法，直至找到含有合適異常處理器的方法並執行。當執行時系統遍歷呼叫棧而未找到合適 的異常處理器，則執行時系統終止。同時，意味著java程式終止。

        由於執行時異常的不可查性，為了更合理、更容易地實現應用程式，Java規定，執行時異常將由Java執行時系統自動丟擲，允許應用程式忽略執行時異常。

    方法執行中可能出現的Error，當執行方法不欲捕捉時，Java允許該方法不做任何丟擲宣告。因為，大多數Error異常屬於永遠不能被允許發生的狀況，也屬於合理的應用程式不該捕捉的異常。

      對於所有的可查異常，Java規定：一個方法必須捕捉，或者宣告丟擲方法之外。也就是說，當一個方法選擇不捕捉可查異常時，它必須宣告將丟擲異常。

        總體來說，Java規定：對於可查異常必須捕捉、或者宣告丟擲。允許忽略不可查的RuntimeException和Error。

三、捕獲異常：try、catch 和 finally

    1.try-catch語句

       關鍵詞try後的一對大括號將一塊可能發生異常的程式碼包起來，稱為監控區域。Java方法在執行過程中出現異常，則建立異常物件。將異常丟擲監控區域之 外，由Java執行時系統試圖尋找匹配的catch子句以捕獲異常。若有匹配的catch子句，則執行其異常處理程式碼，try-catch語句結束。程式繼續執行。

     匹配的原則是：如果丟擲的異常物件屬於catch子句的異常類，或者屬於該異常類的子類，則認為生成的異常物件與catch塊捕獲的異常型別相匹配。

不捕捉、也不宣告丟擲執行時異常。 程式將會丟擲異常，執行結束。

         一旦某個catch捕獲到匹配的異常型別，將進入異常處理程式碼。一經處理結束，就意味著整個try-catch語句結束。其他的catch子句不再有匹配和捕獲異常型別的機會。應該儘量將捕獲底層異常類的catch子 句放在前面，同時儘量將捕獲相對高層的異常類的catch子句放在後面。否則，捕獲底層異常類的catch子句將可能會被遮蔽。

2.try-catch-finally

      try-catch語句還可以包括第三部分，就是finally子句。它表示無論是否出現異常，都應當執行的內容。try-catch-finally語句的一般語法形式為：

try 塊：用於捕獲異常。其後可接零個或多個catch塊，如果沒有catch塊，則必須跟一個finally塊。

catch 塊：用於處理try捕獲到的異常。

finally 塊：無論是否捕獲或處理異常，finally塊裡的語句都會被執行。當在try塊或catch塊中遇到return語句時，finally語句塊將在方法返回之前被執行。在以下4種特殊情況下，finally塊不會被執行：

1）在finally語句塊中發生了異常。
2）在前面的程式碼中用了System.exit()退出程式。
3）程式所在的執行緒死亡。
4）關閉CPU。

3. try-catch-finally 規則(異常處理語句的語法規則）：

1)  必須在 try 之後新增 catch 或 finally 塊。try 塊後可同時接 catch 和 finally 塊，但至少有一個塊。

2) 必須遵循塊順序：若程式碼同時使用 catch 和 finally 塊，則必須將 catch 塊放在 try 塊之後。

3) catch 塊與相應的異常類的型別相關。

4) 一個 try 塊可能有多個 catch 塊。若如此，則執行第一個匹配塊。即Java虛擬機器會把實際丟擲的異常物件依次和各個catch程式碼塊宣告的異常型別匹配，如果異常物件為某個異常型別或其子類的例項，就執行這個catch程式碼塊，不會再執行其他的 catch程式碼塊

5) 可巢狀 try-catch-finally 結構。

6) 在 try-catch-finally 結構中，可重新丟擲異常。
7) 除了下列情況，總將執行 finally 做為結束：JVM 過早終止（呼叫 System.exit(int)）；在 finally 塊中丟擲一個未處理的異常；計算機斷電、失火、或遭遇病毒攻擊。

四、try、catch、finally語句塊的執行順序:

   1)當try沒有捕獲到異常時：try語句塊中的語句逐一被執行，程式將跳過catch語句塊，執行finally語句塊和其後的語句；

   2)當try捕獲到異常，catch語句塊裡沒有處理此異常的情況：當try語句塊裡的某條語句出現異常時，而沒有處理此異常的catch語句塊時，此異常將會拋給JVM處理，finally語句塊裡的語句還是會被執行，但finally語句塊後的語句不會被執行；

   3)當try捕獲到異常，catch語句塊裡有處理此異常的情況：在try語句塊中是按照順序來執行的，當執行到某一條語句出現異常時，程式將跳到catch語句塊，並與catch語句塊逐一匹配，找到與之對應的處理程式，其他的catch語句塊將不會被執行，而try語句塊中，出現異常之後的語句也不會被執行，catch語句塊執行完後，執行finally語句塊裡的語句，最後執行finally語句塊後的語句；

圖示try、catch、finally語句塊的執行：

五、丟擲異常

    任何Java程式碼都可以丟擲異常，如：自己編寫的程式碼、來自Java開發環境包中程式碼，或者Java執行時系統。無論是誰，都可以通過Java的throw語句丟擲異常。從方法中丟擲的任何異常都必須使用throws子句。

1. throws丟擲異常 

如果一個方法可能會出現異常，但沒有能力處理這種異常，可以在方法宣告處用throws子句來宣告丟擲異常。

方法名後的throws Exception1,Exception2,...,ExceptionN 為宣告要丟擲的異常列表。當方法丟擲異常列表的異常時，方法將不對這些型別及其子類型別的異常作處理，而拋向呼叫該方法的方法，由他去處理。

Throws丟擲異常的規則：

     1) 如果是不可查異常（unchecked exception），即Error、RuntimeException或它們的子類，那麼可以不使用throws關鍵字來宣告要丟擲的異常，編譯仍能順利通過，但在執行時會被系統丟擲。

     2）必須宣告方法可丟擲的任何可查異常（checked exception）。即如果一個方法可能出現受可查異常，要麼用try-catch語句捕獲，要麼用throws子句宣告將它丟擲，否則會導致編譯錯誤 

   3)僅當丟擲了異常，該方法的呼叫者才必須處理或者重新丟擲該異常。當方法的呼叫者無力處理該異常的時候，應該繼續丟擲.

    4）呼叫方法必須遵循任何可查異常的處理和宣告規則。若覆蓋一個方法，則不能宣告與覆蓋方法不同的異常。宣告的任何異常必須是被覆蓋方法所宣告異常的同類或子類。

判斷一個方法可能會出現異常的依據如下：

1）方法中有throw語句。

2）呼叫了其他方法，其他方法用throws子句宣告丟擲某種異常。

       如果所有方法都層層上拋獲取的異常，最終JVM會進行處理，處理也很簡單，就是列印異常訊息和堆疊資訊。如果丟擲的是Error或RuntimeException，則該方法的呼叫者可選擇處理該異常。

2. Throwable類中的常用方法

 getCause()：返回丟擲異常的原因。如果 cause 不存在或未知，則返回 null。

getMeage()：返回異常的訊息資訊。

printStackTrace()：物件的堆疊跟蹤輸出至錯誤輸出流，作為欄位 System.err 的值。

六、java常見異常

       在Java中提供了一些異常用來描述經常發生的錯誤，對於這些異常，有的需要程式設計師進行捕獲處理或宣告丟擲，有的是由Java虛擬機器自動進行捕獲處理。Java中常見的異常類:

    1. runtimeException子類:（非檢查異常）     

             1、 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
              陣列索引越界異常。當對陣列的索引值為負數或大於等於陣列大小時丟擲。
              2、java.lang.ArithmeticException
             算術條件異常。譬如：整數除零等。
             3、java.lang.NullPointerException
             空指標異常。當應用試圖在要求使用物件的地方使用了null時，丟擲該異常。譬如：呼叫null物件的例項方法、訪問null物件的屬性、計算null物件的長度、使用throw語句丟擲null等等
            4、java.lang.ClassNotFoundException
           找不到類異常。當應用試圖根據字串形式的類名構造類，而在遍歷CLASSPAH之後找不到對應名稱的class檔案時，丟擲該異常。

          5、java.lang.NegativeArraySizeException  陣列長度為負異常

          6、java.lang.ArrayStoreException 陣列中包含不相容的值丟擲的異常

         7、java.lang.SecurityException 安全性異常

2.IOException（已檢查異常）

       IOException：操作輸入流和輸出流時可能出現的異常。

       EOFException   檔案已結束異常 

       FileNotFoundException   檔案未找到異常

3.其他

      ClassCastException    型別轉換異常類

      ArrayStoreException  陣列中包含不相容的值丟擲的異常

      SQLException   操作資料庫異常類

      NoSuchFieldException   欄位未找到異常

      NoSuchMethodException   方法未找到丟擲的異常

      NumberFormatException    字串轉換為數字丟擲的異常

      StringIndexOutOfBoundsException 字串索引超出範圍丟擲的異常

      IllegalAccessException  不允許訪問某類異常

      InstantiationException  當應用程式試圖使用Class類中的newInstance()方法建立一個類的例項，而指定的類物件無法被例項化時，丟擲該異常

4.自定義異常

      使用Java內建的異常類可以描述在程式設計時出現的大部分異常情況。除此之外，使用者還可以自定義異常。使用者自定義異常類，只需繼承Exception類即可。
 在程式中使用自定義異常類，大體可分為以下幾個步驟。
（1）建立自定義異常類。
（2）在方法中通過throw關鍵字丟擲異常物件。
（3）如果在當前丟擲異常的方法中處理異常，可以使用try-catch語句捕獲並處理；否則在方法的宣告處通過throws關鍵字指明要丟擲給方法呼叫者的異常，繼續進行下一步操作。
（4）在出現異常方法的呼叫者中捕獲並處理異常。