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Java中異常機制的深入研究

2013-11-23 19:06:25  來源: Java核心技術 

  由於本文旨在探討Java異常機制的深層原理因此關於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於打開一個文件的C程序段

  FILE *fp

  fp=fopen(filenamerw

  if(fp==NULL){

  printf(cannot open file\n

  exit(

  }

  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為出現找不到文件的可能性很小或者由於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裡在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麼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)的設計者來做這對於方法的使用者來說帶來的方便是不會因為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產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系統類中的方法產生的異常都被組織成異常類(還有Error類不在本文討論范圍)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產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

  /*isLegal於檢查數據是否合法當>時視為合法返回合法值

  *否則視為不合法拋出異常*/

  int isLegal(int dt) throws LowZeroException//這種定義本文中均稱為方法與異常

  {                  //過throws建立了關聯

  if(dt>=){

  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中稱之為拋出異常對比一下C中如何處理同樣的問題的

  int isLegal(int dt) {

  if(dt>=){

  return data

  }

  else

  return //通過一個特定值來表明出錯

  }

  由於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於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於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所示

  在例中的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產生點產生了異常對象那麼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於和方法產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拋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

  /*將關聯有異常的方法包含在try模塊中*/

  int myMethod(int dt){

  int data =

  try{

  int data = isLegal(dt)

  }catch(LowZeroException e){

  Systemoutprintln(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

  int myMethod(int dt)

  {

  int data =

  try{

  data = myMethod(dt)

  }catch(LowZeroException e){

  Systemoutprintln(發生數據錯誤!

  eprintStackTrace()

  }

  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()產生的異常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myMethod()同樣的道理myMethod()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如果有異常被捕捉到eprintStackTrace()打印出來的結果將是

  LowZeroException

  at ExampleisLegal

  at Example myMethod

  at ExamplemyMethod

  at Example main

  從上結果中我們可以看到從LowZeroException異常產生點即包含throw new LowZeroException()子句的方法開始然後一直追溯到產生當前線程的方法(注意printStackTrace()並不是追溯到捕捉點結束而是到產生當前線程的方法結束)異常產生點產生的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myMethod()中的catch塊中的形參e最後在這裡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程序塊但並不會產生錯誤因為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

  一個方法中可能會產生多種不同的異常你可以設置多個異常拋出點來解決這個問題

  異常對象從產生點產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如果你並不需要知道具體產生的是LowZeroException異常那麼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

  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產生就被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拋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


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