阿裏P7淺析Java虛擬機如何處理異常
Exceptions允許您順利處理程序運行時發生的意外情況。要演示Java虛擬機處理異常的方式，請考慮一個名為NitPickyMath的類。它提供了對整數執行加法，減法，乘法，除法和余數的方法。NitPickyMath在溢出，下溢和被零除的條件下拋出已檢查的異常。Java虛擬機將在整數除零上拋出一個ArithmeticException，但不會在溢出和下溢上拋出任何異常。方法拋出的異常定義如下：
class OverflowException extends Exception { } class UnderflowException extends Exception { } class DivideByZeroException extends Exception { }
捕獲和拋出異常的簡單方法是remainder類的方法NitPickyMath：
static int remainder(int dividend, int divisor)
throws DivideByZeroException {
try {
return dividend % divisor;
}
catch (ArithmeticException e) {
throw new DivideByZeroException();
}
}該remainder方法僅在傳遞兩個 int 參數時執行余數運算。如果余數運算的除數為零，則余數運算拋出一個ArithmeticException
ArithmeticException並拋出一個DivideByZeroException。DivideByZeroException和ArithmeticException之間的差別是 DivideByZeroException是一個 檢查 異常，並且ArithmeticException是 未經檢查 。因為ArithmeticException是非受檢異常，所以方法不需要在throws子句中聲明此異常，即使它可能會拋出它。任何屬於 Error 或者 RuntimeException子類的異常都是非受檢異常。（ArithmeticException是RuntimeExceptionArithmeticException然後拋出DivideByZeroException，該remainder方法強制其客戶端處理除零異常的可能性，通過捕獲它或在自己的throws子句中聲明 DivideByZeroException。這是因為已檢查的異常，例如 DivideByZeroException，拋出方法必須由方法捕獲或在方法的throws子句中聲明。未經檢查的異常（例如ArithmeticException，不需要在throws子句中捕獲或聲明）。
javac為該remainder方法生成以下字節碼序列：
The main bytecode sequence for remainder:
0 iload_0 // Push local variable 0 (arg passed as divisor)
1 iload_1 // Push local variable 1 (arg passed as dividend)
2 irem // Pop divisor, pop dividend, push remainder
3 ireturn // Return int on top of stack (the remainder)
The bytecode sequence for the catch (ArithmeticException) clause:
4 pop // Pop the reference to the ArithmeticException
// because it isn‘t used by this catch clause.
5 new #5 <Class DivideByZeroException>
// Create and push reference to new object of class
// DivideByZeroException.
DivideByZeroException
8 dup // Duplicate the reference to the new
// object on the top of the stack because it
// must be both initialized
// and thrown. The initialization will consume
// the copy of the reference created by the dup.
9 invokenonvirtual #9 <Method DivideByZeroException.<init>()V>
// Call the constructor for the DivideByZeroException
// to initialize it. This instruction
// will pop the top reference to the object.
12 athrow // Pop the reference to a Throwable object, in this
// case the DivideByZeroException,
// and throw the exception.該remainder方法的字節碼序列有兩個獨立的部分。第一部分是該方法的正常執行路徑。這部分從pc偏移0到3。第二部分是catch子句，它從pc偏移4到12。
主字節碼序列中的 irem 指令可能會拋出一個ArithmeticException。如果發生這種情況，Java虛擬機知道通過查找表中的異常來跳轉到實現catch子句的字節碼序列。捕獲異常的每個方法都與一個異常表相關聯，該異常表在類文件中與方法的字節碼序列一起傳遞。每個try塊捕獲的每個異常在異常表中都有一個條目。每個條目都有四條信息：起點和終點，要跳轉到的字節碼序列中的pc偏移量，以及正被捕獲的異常類的常量池索引。 remainder 類的 NitPickyMath 方法的異常表如下所示：
Exception table:
from to target type
0 4 4 <Class java.lang.ArithmeticException>上面的異常表指示從pc偏移0到3（包括0），表示ArithmeticException將被捕獲的範圍。在標簽“to”下面的表中列出的是try塊的端點值，它總是比捕獲異常的最後一個pc偏移量多一。在這種情況下，端點值列為4，捕獲到異常的最後一個pc偏移量為3。此範圍（包括0到3）對應於在 remainder的try塊內實現代碼的字節碼序列。如果ArithmeticException在pc偏移量為0和3之間（包括0和3）之間拋出，則表中列出的"to"就是跳轉到的pc偏移量。
如果在執行方法期間拋出異常，Java虛擬機將在異常表中搜索匹配的條目。如果當前程序計數器在條目指定的範圍內，並且拋出的異常類是由條目指定的異常類（或者是指定異常類的子類），則異常表條目匹配。Java虛擬機按照條目在表中的顯示順序搜索異常表。找到第一個匹配項後，Java虛擬機會將程序計數器設置為新的pc偏移位置並繼續執行。如果未找到匹配項，Java虛擬機將彈出當前堆棧幀並重新拋出相同的異常。當Java虛擬機彈出當前堆棧幀時，它有效地中止當前方法的執行並返回調用此方法的方法。但是，不是在前一個方法中繼續正常執行，而是在該方法中拋出相同的異常，這會導致Java虛擬機經歷搜索該方法的異常表的相同過程。
Java程序員可以使用throw語句拋出異常，例如remainder中的一個子句catch（ ArithmeticException ），其中一個DivideByZeroException創建並拋出。執行拋出的字節碼如下表所示：
athrow 指令從堆棧中彈出頂部字節，並且會認為它是一個Throwable子類的引用（或Throwable本身）。拋出的異常是彈出對象引用定義的類型。
Play Ball!: a Java virtual machine simulation
下面的applet演示了一個執行一系列字節碼的Java虛擬機。模擬中的字節碼序列由javac生成。
類的playBall方法如下所示：
class Ball extends Exception {
}
class Pitcher {
private static Ball ball = new Ball();
static void playBall() {
int i = 0;
while (true) {
try {
if (i % 4 == 3) {
throw ball;
}
++i;
}
catch (Ball b) {
i = 0;
}
}
}
}javac為該playBall方法生成的字節碼如下所示：
0 iconst_0 // Push constant 0
1 istore_0 // Pop into local var 0: int i = 0;
// The try block starts here (see exception table, below).
2 iload_0 // Push local var 0
3 iconst_4 // Push constant 4
4 irem // Calc remainder of top two operands
5 iconst_3 // Push constant 3
6 if_icmpne 13 // Jump if remainder not equal to 3: if (i % 4 == 3) {
// Push the static field at constant pool location #5,
// which is the Ball exception itching to be thrown
9 getstatic #5 <Field Pitcher.ball LBall;>
12 athrow // Heave it home: throw ball;
13 iinc 0 1 // Increment the int at local var 0 by 1: ++i;
// The try block ends here (see exception table, below).
16 goto 2 // jump always back to 2: while (true) {}
// The following bytecodes implement the catch clause:
19 pop // Pop the exception reference because it is unused
20 iconst_0 // Push constant 0
21 istore_0 // Pop into local var 0: i = 0;
22 goto 2 // Jump always back to 2: while (true) {}
Exception table:
from to target type
2 16 19 <Class Ball>該playball方法永遠循環。每四次循環，playball拋出Ball並抓住它，只是因為它很有趣。因為try塊和catch子句都在無限循環中，所以樂趣永遠不會停止。局部變量 i 從0開始，每次遞增遞增循環。當if語句出現 true時，每次 i 等於3 時都會發生Ball異常，拋出異常。
Java虛擬機檢查異常表並發現確實存在適用的條目。條目的有效範圍是2到15（包括兩者），異常在pc偏移12處拋出。條目捕獲的異常是類 Ball ，拋出的異常是類Ball。鑒於這種完美匹配，Java虛擬機將拋出的異常對象推送到堆棧，並繼續在pc偏移19處執行catch子句，這裏僅將 int i 重置為0，並且循環重新開始。
要驅動模擬，只需按“步驟”按鈕。每次按下“Step”按鈕都會使Java虛擬機執行一個字節碼指令。要開始模擬，請按“重置”按鈕。要使Java虛擬機重復執行字節碼而不需要進一步操作，請按“運行”按鈕。然後，Java虛擬機將執行字節碼，直到按下“停止”按鈕。applet底部的文本區域描述了要執行的下一條指令。快樂點擊。
寫在最後：
既然看到這裏了，覺得筆者寫的還不錯的就點個贊，加個關註唄！點關註，不迷路，持續更新！！！
阿裏P7淺析Java虛擬機如何處理異常