一、异常介绍
什么是异常？
异常是指程序在运行过程中发生的，由于外部问题导致的程序运行异常事件，异常的发生往往会中断程序的运行。在 Java 这种面向对象的编程语言中，万物都是对象，异常本身也是一个对象，程序发生异常就会产生一个异常对象。
异常发生的原因有很多，通常包含以下几大类：
用户输入了非法数据。
要打开的文件不存在。
网络通信时连接中断，或者JVM内存溢出。
这些异常有的是因为用户错误引起，有的是程序错误引起的，还有其它一些是因为物理错误引起的。
要理解Java异常处理是如何工作的，你需要掌握以下三种类型的异常：
检查性异常：最具代表的检查性异常是用户错误或问题引起的异常，这是程序员无法预见的。例如要打开一个不存在文件时，一个异常就发生了，这些异常在编译时不能被简单地忽略。
运行时异常： 运行时异常是可能被程序员避免的异常。与检查性异常相反，运行时异常可以在编译时被忽略。
错误： 错误不是异常，而是脱离程序员控制的问题。错误在代码中通常被忽略。例如，当栈溢出时，一个错误就发生了，它们在编译也检查不到的。
二、Exception 类的层次
所有的异常类是从 java.lang.Exception 类继承的子类。
Exception 类是 Throwable 类的子类。除了Exception类外，Throwable还有一个子类Error 。
Java 程序通常不捕获错误。错误一般发生在严重故障时，它们在Java程序处理的范畴之外。
Error 用来指示运行时环境发生的错误。
| ArithmeticException | 当出现异常的运算条件时，抛出此异常。例如，一个整数"除以零"时，抛出此类的一个实例。 |
| ArrayIndexOutOfBoundsException | 用非法索引访问数组时抛出的异常。如果索引为负或大于等于数组大小，则该索引为非法索引。 |
| ArrayStoreException | 试图将错误类型的对象存储到一个对象数组时抛出的异常。 |
| ClassCastException | 当试图将对象强制转换为不是实例的子类时，抛出该异常。 |
| IllegalArgumentException | 抛出的异常表明向方法传递了一个不合法或不正确的参数。 |
| IllegalMonitorStateException | 抛出的异常表明某一线程已经试图等待对象的监视器，或者试图通知其他正在等待对象的监视器而本身没有指定监视器的线程。 |
| IllegalStateException | 在非法或不适当的时间调用方法时产生的信号。换句话说，即 Java 环境或 Java 应用程序没有处于请求操作所要求的适当状态下。 |
| IllegalThreadStateException | 线程没有处于请求操作所要求的适当状态时抛出的异常。 |
| IndexOutOfBoundsException | 指示某排序索引（例如对数组、字符串或向量的排序）超出范围时抛出。 |
| NegativeArraySizeException | 如果应用程序试图创建大小为负的数组，则抛出该异常。 |
| NullPointerException | 当应用程序试图在需要对象的地方使用 null 时，抛出该异常 |
| NumberFormatException | 当应用程序试图将字符串转换成一种数值类型，但该字符串不能转换为适当格式时，抛出该异常。 |
| SecurityException | 由安全管理器抛出的异常，指示存在安全侵犯。 |
| StringIndexOutOfBoundsException | 此异常由 String 方法抛出，指示索引或者为负，或者超出字符串的大小。 |
| UnsupportedOperationException | 当不支持请求的操作时，抛出该异常。 |
下面的表中列出了 Java 定义在 java.lang 包中的检查性异常类。
| 异常 | 描述 |
|---|---|
| ClassNotFoundException | 应用程序试图加载类时，找不到相应的类，抛出该异常。 |
| CloneNotSupportedException | 当调用 Object 类中的 clone 方法克隆对象，但该对象的类无法实现 Cloneable 接口时，抛出该异常。 |
| IllegalAccessException | 拒绝访问一个类的时候，抛出该异常。 |
| InstantiationException | 当试图使用 Class 类中的 newInstance 方法创建一个类的实例，而指定的类对象因为是一个接口或是一个抽象类而无法实例化时，抛出该异常。 |
| InterruptedException | 一个线程被另一个线程中断，抛出该异常。 |
| NoSuchFieldException | 请求的变量不存在 |
| NoSuchMethodException | 请求的方法不存在 |
异常方法
下面的列表是 Throwable 类的主要方法:
| 序号 | 方法及说明 |
|---|---|
| 1 |
public String getMessage() 返回关于发生的异常的详细信息。这个消息在Throwable 类的构造函数中初始化了。 |
| 2 |
public Throwable getCause() 返回一个 Throwable 对象代表异常原因。 |
| 3 |
public String toString() 返回此 Throwable 的简短描述。 |
| 4 |
public void printStackTrace() 将此 Throwable 及其回溯打印到标准错误流。。 |
| 5 |
public StackTraceElement [] getStackTrace() 返回一个包含堆栈层次的数组。下标为0的元素代表栈顶，最后一个元素代表方法调用堆栈的栈底。 |
| 6 |
public Throwable fillInStackTrace() 用当前的调用栈层次填充Throwable 对象栈层次，添加到栈层次任何先前信息中。 |
三、异常处理机制
在编写代码处理异常时，对于检查性异常，有两种不同的处理方式：
使用 「try…catch…finally…」 语句块处理
在方法中使用 「throws/throw」 关键词将异常交给方法调用者去处理
try...catch...finally… 关键字
使用 try 和 catch 关键字可以捕获异常。
try/catch 代码块放在异常可能发生的地方。
try/catch代码块中的代码称为保护代码，使用 try/catch 的语法如下：
try {
...
} catch (IOException ioException) {
...
} catch (Exception exception) {
...
} finally {
...
}
try 块：
try块中放可能发生异常的代码。
如果执行完try且不发生异常，则接着去执行finally块中的代码和finally后面的代码（如果有的话）。
如果程序发生异常，则尝试去匹配对应的catch块。
catch 块：
每一个catch块用于捕获并处理一个特定的异常，或者这异常类型的子类。Java7中可以将多个异常声明在一个catch中。
catch后面的括号定义了异常类型和异常参数。如果异常与之匹配且是最先匹配到的，则虚拟机将使用这个catch块来处理异常。
在catch块中可以使用这个块的异常参数来获取异常的相关信息。异常参数是这个catch块中的局部变量，其它块不能访问。
如果当前try块中发生的异常在后续的所有catch中都没捕获到，则先去执行finally，然后到这个方法的外部调用者中去匹配异常处理器。
如果try中没有发生异常，则所有的catch块将被忽略。
需要注意的地方
1、try块中的局部变量和catch块中的局部变量（包括异常变量），以及finally中的局部变量，他们之间不可共享使用。
2、每一个catch块用于处理一个异常。异常匹配是按照catch块的顺序从上往下寻找的，只有第一个匹配的catch会得到执行。匹配时，不仅运行精确匹配，也支持父类匹配，因此，如果同一个try块下的多个catch异常类型有父子关系，应该将子类异常放在前面，父类异常放在后面，这样保证每个catch块都有存在的意义。
3、Java中，异常处理的任务就是将执行控制流从异常发生的地方转移到能够处理这种异常的地方去。也就是说：当一个方法的某条语句发生异常时，这条语句的后面的语句不会再执行，它失去了焦点。执行流跳转到最近的匹配的异常处理catch代码块去执行，异常被处理完后，执行流会接着在“处理了这个异常的catch代码块”后面接着执行。
finally 块：
finally块不是必须的，通常是可选的。
无论异常是否发生，异常是否匹配被处理，finally中的代码都会执行。
一个try至少要有一个catch块，否则， 至少要有1个finally块。但是finally不是用来处理异常的，finally不会捕获和处理异常，处理异常的只能是catch块。
finally主要做一些清理工作，如流的关闭，数据库连接的关闭等。
finally块不管异常是否发生，只要对应的try执行了，则它一定也执行。只有一种方法让finally块不执行：System.exit() 。
需要养成良好的编程习惯是：在try块中打开资源，在finally块中清理并释放这些资源，以免造成内存泄露。
需要注意的地方:
1、在同一try…catch…finally…块中，如果try中抛出异常，且有匹配的catch块，则先执行catch块，再执行finally块。如果没有catch块匹配，则先执行finally，然后去到上层的调用者中寻找合适的catch块。
2、在同一try…catch…finally…块中 ，try发生异常，且匹配的catch块中处理异常时也抛出异常，那么后面的finally也会执行：首先执行finally块，然后去上层调用者中寻找合适的catch块。
throws/throw 关键字
throws 关键字
如果一个方法内部的代码会抛出检查性异常（checked exception），而方法自己又没有对这些异常完全处理掉，则java的编译器会要求你必须在方法的签名上使用 throws 关键字声明这些可能抛出的异常，否则编译不通过。
throws 是另一种处理异常的方式，它不同于try…catch…finally…，throws 关键字仅仅是将方法中可能出现的异常向调用者抛出，而自己则不具体处理。
采取这种异常处理的原因可能是：方法本身不知道如何处理这样的异常，或者说让调用者处理更好，调用者需要为可能发生的异常负责。
throw 关键字我们也可以通过 throw 语句手动显式的抛出一个异常，throw语句的后面必须是一个异常对象。语法如下：
❝ throw exceptionObject❞
throw 语句必须写在方法中，执行throw 语句的地方就是一个异常抛出点，它和由JRE自动形成的异常抛出点没有任何差别。
public void save(User user) {
if (user == null)
throw new IllegalArgumentException("User对象为空");
//......
}