7.1 异常的基本概念
异常是导致程序中断运行的一种指令流，如果不对异常进行正确的处理，则可能导致程序的中断执行，造成不必要的损失，所以在程序的设计中必须要考虑各种异常的发生，并正确地做好相应的处理，这样才能保证程序正常的执行。在Java中一切的异常都秉着面向对象的设计思想，所有的异常都是以类和对象的形式存在，除了Java中已经提供的各种异常类之外，用户也可以根据需要定义自己的异常类。
提示
任何程序都可能存在问题。
在程序实际的应用中，可能存在大量的未知问题，所以在程序的开发中对于错误的处理是极其重要的，任何程序都是很难做到百分百完美，所以程序开发中一定要对各种问题进行处理，而Java提供的异常处理机制可以帮用户更好地解决这方面的问题。
7.1.1 为什么需要异常处理
在没有异常处理的语言中如果要回避异常，就必须使用判断语句，配合所想到的错误状况来捕捉程序里所有可能发生的错误。但为了捕捉这些错误，编写出来的程序代码经常有大量的判断语句，有时候这样也未必能捕捉到所有的错误，而且这样做势必导致程序运行效率的降低。
Java的异常处理机制恰好改进了这一点。它具有易于使用、可自行定义异常类，处理抛出的异常同时又不会降低程序运行的速度等优点。因而在Java程序设计时，应充分地利用Java的异常处理机制，以增进程序的稳定性及效率。
【例7.1】认识异常
程序执行结果：
在上面的程序中，因为除数为0，所以程序中出现了异常，从运行结果可以发现，如果不对异常进行处理的话，一旦出现了异常，程序就立刻退出，所以后面的两条语句并没有打印输出。此程序的执行流程如图7-1所示。
图7-1 程序执行流程图
提示
关于被除数不能为0的说明。
在计算机的发展中有两大计算机“杀手”，一个是断电，另外一个是除数为0。因为除数为0在数学上解是无穷大，对于计算机来说，如果是无穷大，则意味着内存将全部被占满。
如果想对保证上面的程序即使出现异常之后也可以正确执行，则就必须进行异常的处理了。
7.1.2 在程序中使用异常处理
在Java中异常处理语句有着自己的格式，如格式7-1所示。
【格式7-1 异常处理格式】
在格式7-1中已经明确地写出在try语句之中捕获可能出现的异常代码。如果在try中产生了异常，则程序会自动跳转到catch语句中找到匹配的异常类型进行相应的处理。最后不管程序是否会产生异常，则肯定都会执行到finally语句，finally语句就作为异常的统一出口。需要提醒读者的是，finally块是可以省略的。如果省略了finally块，则在catch块运行结束后，程序跳到try-catch块之后继续执行。异常的处理流程如图7-2所示。
【例7.2】对异常进行捕捉
程序执行结果：
从程序运行结果可以清楚地发现，因为程序中加入了异常处理代码，所以当有异常发生之后，整个程序也并不会因为异常的产生而中断执行。此程序的执行流程如图7-3所示。
图7-2 异常处理流程
图7-3 程序执行流程图
从图7-3中可以清楚的看见，所有的异常都在catch中处理了，catch处理完毕之后，程序正常结束。从格式7-1中可以发现，实际上在异常处理的最后有一个finally关键字，可以使用它作为异常的统一出口。
【例7.3】验证finally关键字
程序执行结果：
当然在程序的开发中肯定不会只存在一个异常，肯定会同时存在多种异常，此时，就需要使用多个catch语句进行处理。
【例7.4】使用初始化参数输入两个数字，并进行除法操作
此时，因为要使用初始化输入参数，所以在程序的执行时，输入以下的命令：
程序运行结果：
第1个参数的值是10，第2个参数的值是2，所以两数相除的结果为5。
提示
字符串转整型操作。
在以上的程序中有这样几段代码：
其中Integer.parseInt(字符串)，这个方法是将输入的字符串变为int类型的数据，在第6章的包装类章节中已为读者详细介绍过。
上面的程序属于正确的运行，所以没有任何的问题，但是如果此时有以下的几种情况，则运行肯定会出现问题：
（1）没有输入参数或输入的参数不够，程序运行会出现以下的错误提示：
（2）运行时参数输入的不是数字，例如，使用以下的命令运行：
则程序运行时会出现以下的错误提示：
（3）输入的除数是0，此错误已经被捕捉了。
上面的程序实际上产生了3个比较明显的异常：
①数组超出绑定异常：ArrayIndexOutOfBoundsException。
②数字格式化异常：NumberFormatException。
③算术异常：ArithmeticException。
此时如果要想保持程序的执行正确，就必须同时对3个异常进行处理，所以此时的catch语句应该有3个，以分别处理不同的异常。
【例7.5】捕捉多个异常
上面的程序中使用了3个catch语句以分别处理3个不同的异常，但是每个程序的异常都使用这种方式处理的话则肯定很麻烦，因为在程序的开发过程中很难知道到底会有多少个异常。要想解决这个问题，首先要从异常的整体结构来分析。
提示
Java的异常处理格式也在不断改变。
在正常的异常处理中，异常处理的语句格式有try…catch和try…catch…finally。
但是随着Java的发展，对于异常的处理语句也可以采用try…finally的形式编写。
可以不写catch语法，但是这样的操作没有多大意义，有兴趣的读者可以自行研究。
7.1.3 异常类的继承结构
图7-4 异常结构
在整个Java的异常结构中，实际上有两个最常用的类：Exception、Error，这两个类全都是Throwable的子类，如图7-4所示。
Exception：一般表示的是程序中出现的问题，可以直接使用try…catch处理。- Error：一般指的是JVM错误，程序中无法处理。
一般情况下，开发者都比较习惯于把以上的两者统称为异常。而之前的算术异常、数字格式化异常等都属于Exception的子类。
提示
异常信息的输出方式。
在catch语句输出异常的时候，除了可以直接使用“System.out.println(异常对象)”的方式打印异常信息，有些时候也会直接使用Exception类中的printStackTrace()方法输出异常信息，代码如下所示：
使用这种方式打印的异常信息是最全的，所以在本书后面的有些章节也会使用上面的语法形式输出异常信息。
7.1.4 Java的异常处理机制
在整个Java的异常处理中，实际上也是按照面向对象的方式进行处理，处理的步骤如下：
（1）一旦产生异常，则首先会产生一个异常类的实例化对象；
（2）在try语句中对此异常对象进行捕捉；
（3）产生的异常对象与catch语句中的各个异常类型进行匹配，如果匹配成功，则执行catch语句中的代码。
以上过程如图7-5所示。
图7-5 异常的处理步骤
从之前学习过的对象多态性可以清楚地知道，所有的子类实例可以全部使用父类接收，那么就可以利用向上转型的概念，让所有的异常对象都使用Exception接收。
【例7.6】使用Exception处理其他异常
上面的程序在最后直接使用Exception进行其他异常的捕获，那么本程序出现的全部异常就都可以处理了。但是要注意，在Java中所有捕获范围小的异常必须放在捕获大的异常之前，否则程序在编译的时候就会出现错误提示。
【例7.7】错误的异常处理
程序执行结果：
上面程序的错误提示是“算术异常”，已经被捕捉了，因为Exception捕捉的范围最大，所以以后的全部异常都是不可能处理的，根据这样一个概念，一般在开发时，不管出现任何异常，都可以直接使用Exception进行处理，这样会比较方便。
【例7.8】使用Exception处理异常
上面的代码直接使用Exception进行异常的处理，所以任何的异常都可以非常方便地进行处理。
说明
提问：可不可以直接使用Throwable？
既然可以使用Exception方便地捕获所有异常，那么以后在程序中直接使用Throwable的类不是更好吗？
回答：不建议这样使用，最大只能捕获Exception。
首先使用Throwable捕获异常，这在代码中是没有任何的问题，因为Throwable捕获的范围是最大的。但一般开发中是不会直接使用Throwable进行捕获的，对于Throwable来说有Exception、Error两个子类，Error类本身不需要程序处理，而程序中需要处理的只是Exception，所以没必要使用Throwable。
另外，要提醒读者的是，对于一个程序，如果有多个异常最好分别进行捕获，而不要直接使用Exception捕获全部异常。