第5章定義用戶年齡的異常類

第5章任務(wù)5——定義用戶年齡的異常類5.1任務(wù)描述5.2技術(shù)要點(diǎn)5.3任務(wù)實(shí)施

5.1任務(wù)描述

學(xué)生在線考試系統(tǒng)中，用戶注冊(cè)需要輸入年齡，若輸入不合理的年齡，我們將在程序中拋出異常，并做相關(guān)處理。為此，本章任務(wù)是自定義一個(gè)關(guān)于年齡的異常類。

5.2技術(shù)要點(diǎn)

在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，錯(cuò)誤的產(chǎn)生是不可避免的，其中錯(cuò)誤包括語法錯(cuò)誤和運(yùn)行錯(cuò)誤。一般稱編譯時(shí)被檢測(cè)出來的錯(cuò)誤為語法錯(cuò)誤，這種錯(cuò)誤一旦產(chǎn)生程序?qū)⒉槐贿\(yùn)行。然而，并非所有錯(cuò)誤都能在編譯期間檢測(cè)到，有些問題可能會(huì)在程序運(yùn)行時(shí)才暴露出來。例如，想打開的文件不存在、網(wǎng)絡(luò)連接中斷、受控操作數(shù)超出預(yù)定范圍、除數(shù)為0等。這類在程序運(yùn)行時(shí)代碼序列中產(chǎn)生的出錯(cuò)情況稱為運(yùn)行錯(cuò)誤。這種運(yùn)行錯(cuò)誤倘若沒有及時(shí)進(jìn)行處理，可能會(huì)造成程序中斷、數(shù)據(jù)遺失乃至系統(tǒng)崩潰等問題。這種運(yùn)行錯(cuò)誤也就是我們常說的“異?！?。在不支持異常處理的傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語言中，設(shè)計(jì)的程序要包含很長(zhǎng)的代碼來識(shí)別潛在的運(yùn)行錯(cuò)誤的條件。傳統(tǒng)的檢測(cè)錯(cuò)誤的方法包括使用一些可以設(shè)置為真或假的變量來對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行捕獲，相似的錯(cuò)誤條件必須在每個(gè)程序中分別處理，這顯然麻煩而且低效。例如在C語言中，通過使用if語句來判斷是否出現(xiàn)了錯(cuò)誤，同時(shí)，要調(diào)用函數(shù)并通過被調(diào)用函數(shù)的返回值感知在被調(diào)用函數(shù)中產(chǎn)生的錯(cuò)誤事件并進(jìn)行處理。這種錯(cuò)誤處理機(jī)制會(huì)導(dǎo)致把大部分精力花在出錯(cuò)處理上；且只把能夠想到的錯(cuò)誤考慮到，對(duì)其他情況無法處理；程序可讀性也很差，大量的錯(cuò)誤處理代碼混雜在程序中；出錯(cuò)返回信息量太少，無法更確切地了解錯(cuò)誤狀況或原因。例5-1的程序中沒有任何異常處理的相關(guān)代碼，編譯時(shí)能順利通過，但運(yùn)行時(shí)屏幕顯示如圖5-1所示的界面，并中斷程序的運(yùn)行。

例5-1TestException.java

1classTestException1{

2publicstaticvoidmain(String

args[]){

3inta=8,b=0;

4

intc=a/b;//除數(shù)為0，出現(xiàn)異常

5System.out.print(c);

6}

7}圖5-1運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤提示程序出錯(cuò)原因是因?yàn)槌龜?shù)為0。Java發(fā)現(xiàn)這個(gè)錯(cuò)誤之后，便由系統(tǒng)拋出“ArithmeticException”這個(gè)類的異常，用來說明錯(cuò)誤的原因，以及出錯(cuò)的位置是在TestException1.java程序中的第4行，并停止運(yùn)行程序。因此，如果沒有編寫處理異常的程序代碼，則Java的默認(rèn)異常處理機(jī)制會(huì)先拋出異常，然后終止程序運(yùn)行。上例中出現(xiàn)的異常比較簡(jiǎn)單，在編程中完全可以避免，但是有的異常在程序的編寫過程中是無法預(yù)知的。例如，要訪問的文件不存在，網(wǎng)絡(luò)連接的過程中發(fā)生中斷等。為了處理程序運(yùn)行中一些無法避免的異常，Java語言提供了異常處理機(jī)制，為方法的異常終止和出錯(cuò)處理提供了清楚的接口，同時(shí)將功能代碼和異常處理的代碼進(jìn)行分開編寫。5.2.1異常類

1．異常類的層次結(jié)構(gòu)

Java中的所有異常都是Throwable類或子類，而Throwable類又直接繼承于Object類。Throwable類有兩個(gè)子類：java.1ang.Error類與java.1ang.Exception類。Exception類又進(jìn)一步細(xì)分為RuntimeException(運(yùn)行異常)類和Non-RuntimeException(非運(yùn)行異常)類。圖5-2顯示了各異常之間的繼承關(guān)系。圖5-2異常類的層次結(jié)構(gòu)

2．Error類及其子類

Error類專門用來處理嚴(yán)重影響程序運(yùn)行的錯(cuò)誤，一般情況下我們不會(huì)設(shè)計(jì)程序代碼去捕捉這種錯(cuò)誤，其原因在于即使捕捉到它，也無法給予適當(dāng)?shù)奶幚?。例如，虛擬機(jī)錯(cuò)誤、動(dòng)態(tài)鏈接失敗等。表5-1列出一些常見的Error類。表5-1常見的Error類

3．Exception類及其子類

相對(duì)于Error類，Exception類包含了一般性的異常，這些異常通常在捕捉到之后可以做一些妥善的處理，以確保程序繼續(xù)運(yùn)行。從異常類的繼承層次結(jié)構(gòu)圖中可以看出，Exception類的若干子類中包含運(yùn)行時(shí)異常類(RuntimeException)和非運(yùn)行時(shí)異常類。

1)運(yùn)行時(shí)異常

運(yùn)行異常是在Java運(yùn)行系統(tǒng)執(zhí)行過程中的異常，對(duì)于RuntimeException類的異常，即使不編寫異常處理的程序代碼，依然可以編譯成功，因?yàn)樵摦惓Ｊ窃诔绦蜻\(yùn)行時(shí)才有可能發(fā)生的，例如算術(shù)異常(除數(shù)為0)、數(shù)組下標(biāo)越界等。由于這類異常產(chǎn)生得比較頻繁，并且通過仔細(xì)編程完全可以避免。如果顯式地通過異常處理機(jī)制去處理，則會(huì)影響整個(gè)程序的運(yùn)行效率。因此，對(duì)于RuntimeException類，一般由系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)，并將它們交給缺省的異常處理程序。表5-2列出幾種常見的運(yùn)行時(shí)異常類。表5-2常見運(yùn)行時(shí)異常類

2)非運(yùn)行時(shí)異常

非運(yùn)行時(shí)異常是由編譯器在編譯時(shí)檢測(cè)是否會(huì)發(fā)生在方法的執(zhí)行過程中的異常。對(duì)于非運(yùn)行時(shí)的異常類，即使通過仔細(xì)編程也無法避免。例如，要訪問的文件不存在等情況。這類異常通常都在JDK說明文檔中定義的方法后面通過throws關(guān)鍵字將異常拋出，編程時(shí)必須捕獲并做相應(yīng)處理。如圖5-3所示，java.io.Reader類中定義了read方法：

publicint

read(CharBuffertarget)throwsIOException

在編程中，若要使用read方法，則必須對(duì)其可能產(chǎn)生的IOException異常進(jìn)行捕獲和相應(yīng)的處理。圖5-3java.io.Reader類的read方法表5-3列出了常見的非運(yùn)行時(shí)異常。表5-3常見的非運(yùn)行時(shí)異常5.2.2異常的捕獲和處理

例5-1中異常發(fā)生后，系統(tǒng)自動(dòng)把這個(gè)異常拋了出來，但是拋出來之后沒有程序代碼去捕捉(catch)異常并進(jìn)行相應(yīng)的處理。Java中的異常處理是由try、catch與finally三個(gè)關(guān)鍵字所組成的程序塊進(jìn)行的。其語法為

try{

正常程序段，可能拋出異常；

}

catch(異常類1異常變量){

捕捉異常類1有關(guān)的處理程序段；

}

catch(異常類2異常變量){

捕捉異常類2有關(guān)的處理程序段；

}

finally{

一定會(huì)運(yùn)行的程序代碼；

}

1．try塊——捕獲異常

try用于監(jiān)控可能發(fā)生異常的程序代碼塊是否發(fā)生異常，如果發(fā)生異，try部分將拋出異常類所產(chǎn)生的對(duì)象并立刻結(jié)束執(zhí)行，而轉(zhuǎn)向異常處理代碼catch部分。try塊中。對(duì)于系統(tǒng)產(chǎn)生的異?；虺绦驂K中未用try監(jiān)視所產(chǎn)生的異常，將一律由Java運(yùn)行系統(tǒng)自動(dòng)將異常對(duì)象拋出。

2．catch塊——處理異常

拋出的對(duì)象如果屬于catch()括號(hào)內(nèi)欲捕獲的異常類，則catch會(huì)捕獲此異常，然后進(jìn)入到catch塊里繼續(xù)運(yùn)行。catch包括兩個(gè)參數(shù)：一個(gè)是類名，指出捕獲的異常類型，必須是Throwable類的子類；一個(gè)是參數(shù)名，用來引用被捕獲的對(duì)象。catch塊所捕獲的對(duì)象并不需要與它的參數(shù)類型精確匹配，它可以捕獲參數(shù)中指出的異常類的對(duì)象及其所有子類的

對(duì)象。在catch塊中，對(duì)異常處理的操作根據(jù)異常的不同而執(zhí)行不同的操作。例如，可以進(jìn)行錯(cuò)誤恢復(fù)或者退出系統(tǒng)，通常的操作是打印異常的相關(guān)信息，包括異常的名稱、產(chǎn)生異常的方法名、方法調(diào)用的完整、執(zhí)行棧的軌跡等。異常類常用方法如表5-4所示。表5-4異常類常用方法例5-2TryCatchDemo.java

1publicclassTryCatchDemo{

2publicstaticvoidmain(String

args[]){

3try{

4inta=8,b=0;

5intc=a/b;

6System.out.print(c);

7}

8catch(ArithmeticExceptione){

9System.out.println(“發(fā)生的異常簡(jiǎn)短描述是："+e.getMessage());

10System.out.println("發(fā)生的異常詳細(xì)信息是："+e.toString());

11}

12}

13}

程序運(yùn)行結(jié)果如圖5-4所示。圖5-4try-catch示例

3．finally塊——清除工作

finally塊是可選的，通過finally語句可以為異常處理提供一個(gè)統(tǒng)一的出口，使得在控制流轉(zhuǎn)到程序的其他部分以前，能夠?qū)Τ绦虻臓顟B(tài)作統(tǒng)一的處理。不論在try代碼塊中是否發(fā)生了異常，finally代碼塊中的語句都會(huì)被執(zhí)行。通常在finally語句中可以進(jìn)行資源的清除工作。例如，關(guān)閉打開的文件，刪除臨時(shí)文件等。

例5-3TryCatchFinally.java

1publicclassTryCatchFinally{

2publicstaticvoidmain(String

args[]){

3try{

4int

arr[]=newint[5];

5arr[5]=100;

6}catch(ArrayIndexOutOfBoundsExceptione){

7System.out.println("數(shù)組越界!");

8}catch(Exceptione){

9System.out.println("捕獲所有其他Exception類異常!");

10}

11finally{

12 System.out.println("程序無條件執(zhí)行該語句!");

13}

14}

15}

程序運(yùn)行結(jié)果為

數(shù)組越界!

程序無條件執(zhí)行該語句!

當(dāng)代碼中可能出現(xiàn)多種異常時(shí)，可以分別用多個(gè)catch語句捕獲，往往將最后一個(gè)catch子句的異常類指定為所有異常類的父類Exception，這樣可以在發(fā)生的異常不能和catch子句中所提供的異常類型匹配時(shí)，將異常全部交于catch(Exceptione)對(duì)應(yīng)的程序代碼來處理。但要注意，異常子類必須在其任何父類之前使用，若將catch(Exceptione)作為第一條catch子句，則所有異常將被其捕獲，而不能執(zhí)行其后的catch子句。5.2.3異常的拋出

異常的拋出可以分為兩大類：一類是由系統(tǒng)自動(dòng)拋出(例5-2和例5-3)；另一類則是通過關(guān)鍵字throw將異常對(duì)象顯式地拋出。顯式拋出異常從某種程度上實(shí)現(xiàn)了將處理異常的代碼從正常流程代碼中分離開，使得程序的主線相對(duì)完整，同時(shí)增加了程序的可讀性和可維護(hù)性。異常沿著調(diào)用層次向上拋出，交由調(diào)用它的方法來處理。

異常拋出的語法如下：

thrownew異常類()；

其中，異常類必須為Throwable類及其子類。例5-4TestException2.java

1classTestException2

2{staticvoidthrowOne(inti)

3{if(i==0)

4thrownewClassNotFoundException();

5}

6publicstaticvoidmain(String

args[])

7{

8throwOne(0);

9}

10}例5-4中，方法throwOne()通過throw將產(chǎn)生的classNot

FoundException的異常對(duì)象拋出。但是該程序仍然有編譯錯(cuò)誤，這是因?yàn)樵趖hrowOne()方法處沒有進(jìn)行異常類的聲明，同時(shí)在main()方法中沒有對(duì)異常進(jìn)行捕獲和處理。5.2.4異常的聲明

如果程序中定義的方法可能產(chǎn)生異常，可以直接在該方法中捕獲并處理該異常，也可以向上傳遞，由調(diào)用它的方法來處理異常。這時(shí)需要在該方法名后面進(jìn)行異常的聲明，表示該方法中可能有異常產(chǎn)生。一個(gè)throws子句列出了可能拋出的異常類型。若該方法中可能拋出多個(gè)異常，則將異常類型用逗號(hào)分隔。包括throws子句的方法聲明的一般格式如下：

<類型說明>方法名(參數(shù)列表)throws<異常類型列表>

{

方法體；

}例5-5TestException3.java

1classTestException3{

2staticvoidthrowOne(inti)throwsArithmeticException{

3if(i==0)

4thrownewArithmeticException("i值為零");

5}

6publicstaticvoidmain(String

args[]){

7try{

8throwOne(0);

9}

10catch(ArithmeticExceptione){

11 System.out.println(“已捕獲到異常錯(cuò)誤:"+e.getMessage());

12}

13}

14}

程序運(yùn)行結(jié)果為

已捕獲到異常錯(cuò)誤:i值為零5.2.5自定義異常類

Java系統(tǒng)定義了有限的異常用以處理可以預(yù)見的、較為常見的運(yùn)行錯(cuò)誤，對(duì)于某個(gè)應(yīng)用所特有的運(yùn)行錯(cuò)誤，有時(shí)則需要?jiǎng)?chuàng)建自己的異常類來處理特定的情況。用戶自定義的異常類，只需繼承一個(gè)已有的異常類就可以了，包括繼承Execption類及其子類，或者繼承已自定義好的異常類。如果沒有特別說明，可以直接用Execption類作為父類。自定義類的格式如下：

class異常類名extendsException

{

}

由于Exception類并沒有定義它自己的任何方法，而它繼承了Throwable類提供的方法，所以，任何異常都繼承了Throwabe定義的方法，常用方法如表5-4所示。也可以在自定義的異常類中覆蓋這些方法中的一個(gè)或多個(gè)方法。自定義異常不能由系統(tǒng)自動(dòng)拋出，只能在方法中通過throw關(guān)鍵字顯式地拋出異常對(duì)象。使用自定義異常的步驟如下：

(1)首先通過繼承java.lang.Exception類聲明自定義的異常類。

(2)在方法的聲明部分用throws語句聲明該方法可能拋出的異常。

(3)在方法體的適當(dāng)位置創(chuàng)建自定義異常類的對(duì)象，并用throw語句將異常拋出。

(4)調(diào)用該方法時(shí)對(duì)可能產(chǎn)生的異常進(jìn)行捕獲，并處理異常。例5-6演示了如何創(chuàng)建自定義的異常類以及如何通過throw關(guān)鍵字拋出異常。

例5-6MyException.java

1classMyExceptionextendsException{

2privateintnum;

3MyException(inta){

4num=a;

5}

6publicStringtoString(){

7return"MyException["+num+"]";

8}

9}

10classExceptionDemo{

11staticvoidtest(inti)throwsMyException{

12System.out.println("調(diào)用test("+i+")");

13if(i>10)

14thrownewMyException(i);

15System.out.println("正常退出");

16}

17publicstaticvoidmain(String

args[]){

18try{

19test(5);

20test(15);

21}

22catch(MyExceptione){

23System.out.println(''捕捉''+e.toString());

24}

25}

26}

程序運(yùn)行結(jié)果為

調(diào)用test(5)

正常退出

調(diào)用test(15)

捕捉MyException[15]

5.3任務(wù)實(shí)施

例5-7中是自定義年齡異常，當(dāng)輸入的年齡大于50或小于18時(shí)，將拋出異常。

例5-7Age.java

1classAgeExceptionextendsException{

2Stringmessage;

3AgeException(String

name,intm){

4message=name+"的年齡"+m+"不正確";

5}

6publicStringtoString(){

7returnmessage;

8}

9}

10classUser{

11privateintage=1;

12privateStringname;

13User(Stringname){

14 =name;

15}

16publicvoidsetAge(intage)throwsAgeException{

17if(age>=50||age<=18)