抛出异常

 

指定方法抛出的异常

上一节展示了如何为ListOfNumbers类中的writeList()方法编写异常处理程序。有时，代码适当地捕获其内部可能发生的异常。然而，在其他情况下，最好让调用堆栈中更上层的某个方法处理异常。例如，如果您将ListOfNumbers类作为一组类的一部分提供，您可能无法预测包的所有用户的需求。在这种情况下，最好不要捕获异常，而是让调用堆栈中更上层的某个方法来处理它。

如果writeList()方法不捕获其内部可能发生的已检查异常，则writeList()方法必须指定它可以抛出这些异常。让我们修改原始的writeList()方法，以指定它可以抛出的异常，而不是捕获它们。为了提醒您，以下是无法编译的writeList()方法的原始版本。

public void writeList() {
    PrintWriter out = new PrintWriter(new FileWriter("OutFile.txt"));
    for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
        out.println("Value at: " + i + " = " + list.get(i));
    }
    out.close();
}

要指定writeList()可以抛出两个异常，请在writeList()方法的方法声明中添加一个throws子句。throws子句由throws关键字后跟一个逗号分隔的所有由该方法抛出的异常的列表组成。该子句位于方法名称和参数列表之后，以及定义方法范围的大括号之前；以下是一个示例。

public void writeList() throws IOException, IndexOutOfBoundsException {

请记住，IndexOutOfBoundsException是一个未检查的异常；在throws子句中包含它不是强制性的。您可以只写以下内容。

public void writeList() throws IOException {

 

如何抛出异常

在您能够捕获异常之前，某个地方的某些代码必须抛出一个异常。任何代码都可以抛出异常：您的代码、由其他人编写的包中的代码（例如与 Java 平台一起提供的包）或 Java 运行时环境。无论是什么抛出异常，它总是使用throw语句抛出。

您可能已经注意到，Java 平台提供了许多异常类。所有这些类都是Throwable类的后代，并且所有这些类都允许程序区分程序执行期间可能发生的各种类型的异常。

您还可以创建自己的异常类来表示您编写的类中可能出现的问题。实际上，如果您是包开发人员，您可能需要创建自己的异常类集，以允许用户区分可能在您的包中发生的错误与在 Java 平台或其他包中发生的错误。

您还可以创建链式异常。有关更多信息，请参阅链式异常部分。

 

Throw 语句

所有方法都使用throw语句来抛出异常。throw语句需要一个参数：一个可抛出对象。可抛出对象是Throwable类任何子类的实例。以下是一个throw语句的示例。

throw someThrowableObject;

让我们在上下文中看一下throw语句。以下pop()方法取自实现常见堆栈对象的类。该方法从堆栈中删除顶层元素并返回该对象。

public Object pop() {
    Object obj;

    if (size == 0) {
        throw new EmptyStackException();
    }

    obj = objectAt(size - 1);
    setObjectAt(size - 1, null);
    size--;
    return obj;
}

pop()方法检查堆栈上是否有任何元素。如果堆栈为空（其大小等于 0），则 pop 实例化一个新的EmptyStackException对象，它是java.util的成员，并抛出它。本章中的创建异常类部分解释了如何创建您自己的异常类。现在，您只需要记住，您只能抛出继承自java.lang.Throwable类的对象。

请注意，pop()方法的声明不包含throws子句。EmptyStackException不是已检查异常，因此 pop 不需要声明它可能发生。

 

Throwable 类及其子类

继承自Throwable类的对象包括直接后代（直接继承自Throwable类的对象）和间接后代（继承自Throwable类的子类或孙类的对象）。下图说明了Throwable类及其最重要的子类的类层次结构。如您所见，Throwable有两个直接后代：Error和Exception。

 

Error 类

当 Java 虚拟机中发生动态链接失败或其他严重故障时，虚拟机将抛出一个Error。简单的程序通常不会捕获或抛出Error的实例。

 

Exception 类

大多数程序抛出和捕获从Exception类派生的对象。一个Exception表示发生了问题，但它不是严重系统问题。您编写的多数程序将抛出和捕获Exception的实例，而不是Error。

Java 平台定义了Exception类的许多后代。这些后代表示可能发生的各种类型的异常。例如，IllegalAccessException表示无法找到特定方法，而NegativeArraySizeException表示程序试图创建一个大小为负的数组。

一个Exception子类，RuntimeException，保留用于表示 API 使用不当的异常。运行时异常的一个示例是NullPointerException，它发生在方法试图通过空引用访问对象的成员时。未检查异常 - 争议部分讨论了为什么大多数应用程序不应该抛出运行时异常或子类化RuntimeException。

 

链式异常

应用程序通常通过抛出另一个异常来响应异常。实际上，第一个异常导致了第二个异常。知道一个异常何时导致另一个异常非常有用。链式异常可以帮助程序员做到这一点。

以下是Throwable中支持链式异常的方法和构造函数。

Throwable getCause()
Throwable initCause(Throwable)
Throwable(String, Throwable)
Throwable(Throwable)

initCause()的Throwable参数和Throwable构造函数是导致当前异常的异常。getCause()返回导致当前异常的异常，而initCause()设置当前异常的原因。

以下示例展示了如何使用链式异常。

try {

} catch (IOException e) {
    throw new SampleException("Other IOException", e);
}

在此示例中，当捕获到IOException时，将创建一个新的SampleException异常，并将原始原因附加到其中，并将异常链向上抛出到下一个更高级别的异常处理程序。

 

访问堆栈跟踪信息

现在假设更高级别的异常处理程序想要以自己的格式转储堆栈跟踪。

定义：堆栈跟踪提供有关当前线程执行历史的信息，并列出在发生异常时调用的类和方法的名称。堆栈跟踪是一个有用的调试工具，您通常会在抛出异常时利用它。

以下代码展示了如何在异常对象上调用getStackTrace()方法。

catch (Exception cause) {
    StackTraceElement elements[] = cause.getStackTrace();
    for (int i = 0, n = elements.length; i < n; i++) {       
        System.err.println(elements[i].getFileName()
            + ":" + elements[i].getLineNumber() 
            + ">> "
            + elements[i].getMethodName() + "()");
    }
}

日志记录 API

下一个代码片段记录了异常从catch块中发生的事件。但是，它不是手动解析堆栈跟踪并将输出发送到java.util.logging，而是使用java.util.logging包中的日志记录功能将输出发送到文件。

try {
    Handler handler = new FileHandler("OutFile.log");
    Logger.getLogger("").addHandler(handler);
    
} catch (IOException e) {
    Logger logger = Logger.getLogger("package.name"); 
    StackTraceElement elements[] = e.getStackTrace();
    for (int i = 0, n = elements.length; i < n; i++) {
        logger.log(Level.WARNING, elements[i].getMethodName());
    }
}

 

创建异常类

在选择要抛出的异常类型时，您可以使用其他人编写的异常类型——Java 平台提供了许多可供使用的异常类——或者您可以自己编写异常类。如果您对以下任何问题回答“是”，则应该编写自己的异常类；否则，您可以使用其他人的异常类。

• 您是否需要 Java 平台中没有的异常类型？
• 如果用户能够区分您的异常和由其他供应商编写的类抛出的异常，这是否有助于用户？
• 您的代码是否抛出了多个相关的异常？
• 如果您使用其他人的异常，用户是否可以访问这些异常？类似的问题是，您的包是否应该独立且自包含？

示例

假设您正在编写一个链表类。该类支持以下方法，以及其他方法

• objectAt(int n) — 返回列表中第 n 个位置的对象。如果参数小于 0 或大于列表中当前对象的数目，则抛出异常。
• firstObject() — 返回列表中的第一个对象。如果列表不包含任何对象，则抛出异常。
• indexOf(Object o) — 在列表中搜索指定的对象，并返回其在列表中的位置。如果传递给方法的对象不在列表中，则抛出异常。

链表类可以抛出多个异常，并且能够使用一个异常处理程序捕获链表抛出的所有异常将很方便。此外，如果您计划将您的链表分发到一个包中，所有相关的代码都应该打包在一起。因此，链表应该提供自己的异常类集。

下图说明了链表抛出的异常的可能类层次结构。

选择超类

任何 Exception 子类都可以用作 LinkedListException 的父类。但是，快速浏览这些子类表明它们不合适，因为它们要么过于专门，要么与 LinkedListException 完全无关。因此，LinkedListException 的父类应该是 Exception。

您编写的多数应用程序将抛出作为 Exception 实例的对象。 Error 的实例通常用于系统中严重的、难以处理的错误，例如阻止 JVM 运行的错误。

注意：为了使代码可读，建议将字符串 Exception 附加到所有直接或间接继承自 Exception 类的类的名称。