一、程序错误

在Java程序中，错误通常分为三类：编译时错误、运行时错误和逻辑错误。

1.编译时错误：编译时错误是指在编译Java程序时发生的错误。这些错误通常是由于语法错误或类型不匹配等问题导致的。例如，下面的代码将无法通过编译，因为它试图将一个字符串赋值给一个整型变量：

int x = "hello"; // 编译时错误

2.运行时错误：运行时错误是指在程序运行过程中发生的错误。这些错误通常是由于程序中的异常情况导致的，例如除以零、空指针引用等。运行时错误会导致程序崩溃并抛出异常。例如，下面的代码将在运行时抛出ArithmeticException异常，因为它试图除以零：

int x = 10 / 0; // 运行 时错误，抛出ArithmeticException异常

3.逻辑错误：逻辑错误是指程序虽然能够正常编译和运行，但是其行为与预期不符。这些错误通常是由于程序员在编写代码时犯了逻辑错误导致的。例如，下面的代码本意是计算两个数的平均值，但由于程序员犯了一个简单的逻辑错误，导致结果不正确：

int x = 10; int y = 20; int average = x + y / 2; // 逻辑错误，应该写成 (x + y) / 2

二、异常

2.1概述

异常是程序执行期间发生的意外事件。它影响程序指令流，从而导致程序异常终止。

2.2产生原因

无效的用户输入

设备故障

网络连接丢失

物理限制（磁盘内存不足）

代码错误

打开一个不可用的文件

2.3Java 异常层次结构

从上图可以看到，Throwable类是层次结构中的根类。

请注意，层次结构分为两个分支：错误（Error）和异常（Exception）。

Error

Error表示不可恢复的情况，例如Java虚拟机（JVM）内存不足，内存泄漏，堆栈溢出错误，库不兼容，无限递归等。

错误通常是程序员无法控制的，我们不应该尝试处理错误。

出现严重的，无法恢复运行状态的错误，出现错误后一般只能进行详细的日志记录汇报

Exception

程序可以捕获并处理异常。

当方法内发生异常时，它将创建一个对象。该对象称为异常对象。

它包含有关异常的信息，例如异常的名称和说明以及发生异常时的程序状态。例如空指针访问 试图读取不存在的文件 网络连接中断

分类：受检（编译时）异常和非受检（运行时）异常

2.3.1非受检异常

非受检异常（运行时异常） 是指编译器不要求强制处置的异常。一般是指编程时的逻辑错误，是程序员应该积极避免其出现的异常。java.lang.RuntimeException类及它的子类都是运行时异常。 对于这类异常，可以不作处理或者加上逻辑判断。

运行中不应该出现而又出现的问题，此类异常一般是由于代码(逻辑)错误(不严谨)产生的，不应通过捕获异常处理，而应通过修正代码更正错误解决

2.3.2受检异常

是指要求必须处置的异常。即程序在运行时由于外界因素造成的一般性异常。编译器要求java程序必须捕获或声明所有编译时异常。 对于这类异常，如果程序不处理，可能会带来意想不到的结果。

一般为程序与程序控制之外的外部资源互交时，产生的错误 如文件无法读取，数据库无法访问，网络无法连接等 程序必须为可能出现的受检异常，提供异常处理程序，从而使程序可以继续运行而非停止崩溃

2.3.3常用异常：

三、异常处理机制

3.1概述

异常处理机制是编程语言或计算机硬件里的一种机制，用于处理软件或信息系统中出现的异常状况，即超出程序正常执行流程的某些特殊条件。它让程序在异常发生时，按照代码的预先设定的异常处理逻辑，针对性地处理异常，让程序尽最大可能恢复正常并继续执行，且保持代码的清晰。

调用栈Call Stack

调用栈（Call Stack）是计算机内部一种用来跟踪程序运行状态的数据结构，类似于人们在日常生活中的“记事本”，记录了程序在运行过程中每一个函数调用的位置、参数和返回值等信息。它是计算机科学中存储有关正在运行的子程序的消息的栈

3.2异常类型的实现

Java提供了3种主要的异常类型的实现

java.lang.Error，继承自Throwable，

非受检 java.lang.Exception，继承自Throwable，受检异常

java.lang.RuntimeException ，继承自Exception，运行时异常，非受检异常

java.lang.Throwable类，所有错误/异常的超类，仅Throwable及其子类对象可以被catch语句捕获

3.3异常处理的关键字：异常处理的关键字：

捕获异常：

try:执行可能产生异常的代码；

catch：捕获异常；

finally:无论是否发生异常，代码总被执行；

抛出异常：

throw:异常生成阶段，手动抛出异常对象；

声明异常：

throws声明方法可能要抛出的各种异常类

3.3.1try-catch Block

public class Example {
    public static 
void main(String[] args) {
        int[] numbers = {1, 2, 3};
        try {
            // 尝试访问
数组中不存在的元素
   System.out.println(numbers[3]);
 // 尝试将整数除以零
  System.out.println(3 / 0);
  } catch (ArrayIndexOut
OfBoundsException e) {
            // 捕获并处理
数组越界异常
            System.out.println
("数组越界!");
        } catch 
(ArithmeticException e) {
    // 捕获并处理
算术异常
            System.out.
println("算术异常!");
        }
    }
}

将多个可能引发异常的代码 置于一个try块中 顺次声明多个catch与之关联

在try代码块与catch代码块之间，禁止定义其他代码

补充块变量的作用范围

块变量（也称为局部变量）是在代码块（如方法、循环或条件语句）中定义的变量。它们的作用范围仅限于定义它们的代码块。当代码块执行完毕后，块变量将不再可用。

public class Example { public static void main(String[] args) { // 定义一个块变量 int x = 10; if (x > 5) { // 定义另一个块变量 int y = 20; System.out. println("x: " + x + ", y: " + y); } // 这里无法访问块变 量 y，因为它已经超出了作用范围 System.out. println("x: " + x); } }

补充Try-catch的执行顺序3.3.2Throwable 类常用方法

Throwable 类是 Java 语言中所有错误或异常的超类。它包含了一些常用的方法，可以帮助我们获取有关异常的信息，以下是一些常用的方法：

getMessage()：返回此 throwable 的详细消息字符串。

printStackTrace()：将此 throwable 及其追踪输出至标准错误流。这个方法会打印出异常的类型、详细消息以及异常发生时的堆栈信息。

toString()：返回此 throwable 的简短描述。这个方法返回的字符串包含了异常的类型和详细消息。

getCause()：返回此 throwable 的原因。如果原因不存在或未知，则返回 null。

public class Example { public static void main(String[] args) { try { // 尝试将整数除以零 System.out. println(3 / 0); } catch (ArithmeticException e) { // 获取并打印异常信息 System.out.println("异常 类型: " + e); System.out.println("异 常信息: " + e.getMessage()); System.out.println("堆栈信息: "); e.printStackTrace(); System.out.println("原 因: " + e.getCause()); } } }

3.3.3finally 块

finally 块是与 try-catch 语句一起使用的一个可选代码块。它包含的代码无论是否发生异常都会被执行。通常，我们在 finally 块中放置一些清理资源的代码，例如关闭文件、释放内存等。

public class Example { public static void main(String[] args) { try { // 尝试将整 数除以零 System.out. println(3 / 0); } catch (Arithmetic Exception e) { // 捕获并处理算术异常 System.out. println("算术异常!"); } finally { // 无论是否发 生异常，都会执行这里的代码 System.out. println("清理资源..."); } } }

Try-catch-finally，执行顺序

包含return语句时，try-catch-finally的执行顺序

总结

Finally块仅用于释放资源，禁止参与业务逻辑的处理，块内禁止使用return语句

3.3.4try-with-resources语句

try-with-resources语句是Java 7中引入的一种try语句，旨在减轻开发人员释放try块中使用的资源的义务。它的全部想法是，开发人员无需担心仅在一个try-catch-finally块中使用的资源的资源管理。这是通过消除对finally块的需要而实现的，实际上，开发人员仅在关闭资源时才使用块。此外，使用try-with-resources的代码通常更清晰易读，因此使代码更易于管理，尤其是当我们处理许多try块时

static String readFirstLine FromFile(String path) throws IOException { // try-with-resources语 句，声明了两个资源： FileReader和BufferedReader try (FileReader fr = new FileReader(path); BufferedReader br = new BufferedReader(fr)) { // 从文件中读取第一行 return br.readLine(); } // 在try块结束后， 资源会被自动关闭 }

在这个例子中，声明在try-with-resources语句中的资源是一个FileReader和一个BufferedReader。这些资源的声明语句出现在紧跟在try关键字后面的括号内。在Java SE 7及更高版本中，类FileReader和BufferedReader实现了接口java.lang.AutoCloseable。由于在一个带有资源的try语句中声明了FileReader和BufferedReader实例，因此无论try语句是正常完成还是突然完成（由于方法BufferedReader.readLine抛出IOException），它们都将被关闭。

3.3.5 throw和throws 关键字

当方法没有捕获到可能发生的受检异常时，方法必须指定抛出受检异常 通过在方法声明添加throws子句，实现在方法抛出异常；在方法参数列表后()，方法体前{}；方法抛出的所有异常使用“,”逗号分隔；

throw和throws是两个不同的关键字，它们都与异常处理有关。

throws关键字用于方法声明，用来指定该方法可能抛出的异常类型。它表示出现异常的一种可能性，但并不一定会发生这些异常。例如：

public void myMethod()
 throws IOException {
    // 方法体
}

而throw关键字用于方法体内，用来显式地抛出一个异常对象。执行throw则一定抛出了某种异常对象。例如：

public void myMethod() { // ... throw new IOException("发生了IO异常"); }

Java throws 和throw关键字

import java.io.IOException; public class ThrowsExample { public static void main(String[] args) { try { myMethod(); } catch (IOException e) { // 处理异常 System.out.println ("捕获到了异常: " + e.getMessage()); } } public static void myMethod() throws IOException { // 方法体 // 如果在方法体中 发生了IO异常，可以抛出 throw new IOException("发生了IO异常"); } }

简单来说，throws关键字用于声明一个方法可能抛出的所有异常信息，而throw则是指抛出的一个具体的异常类型。

注意

3.3.6自定义异常

在Java中，除了可以使用系统提供的异常类之外，还可以自定义异常类。自定义异常类通常用来表示程序中特定的异常情况。

public class CustomExceptionExample { public static void main(String[] args) { int score = -5; try { if (score < 0 || score > 100) { throw new Invalid ScoreException("分数 值无效: " + score); } System.out. println("分数值有效: " + score); } catch (Invalid ScoreException e) { // 处理异常 System.out. println(e.getMessage()); } } } class InvalidScoreException extends Exception { public InvalidScoreException (String message) { super(message); } }