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# Java异常机制

在理想的情况下，我们的程序会按照我们的思路去运行，按理说是不会出现问题的，但是，代码实际编写后并不一定是完美的，可能会有我们没有考虑到的情况，如果这些情况能够正常得到一个错误的结果还好，但是如果直接导致程序运行出现问题了呢？

```java
public static void main(String[] args) {
    test(1, 0);   //当b为0的时候，还能正常运行吗？
}

private static int test(int a, int b){
    return a/b;   //没有任何的判断而是直接做计算
}

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
	at com.test.Application.test(Application.java:9)
	at com.test.Application.main(Application.java:5)
```

当程序运行出现我们没有考虑到的情况时，就有可能出现异常或是错误！

## 异常

我们在之前其实已经接触过一些异常了，比如数组越界异常，空指针异常，算术异常等，他们其实都是异常类型，我们的每一个异常也是一个类，他们都继承自`Exception`类！异常类型本质依然类的对象，但是异常类型支持在程序运行出现问题时抛出（也就是上面出现的红色报错）也可以提前声明，告知使用者需要处理可能会出现的异常！

### 运行时异常

异常的第一种类型是运行时异常，如上述的列子，在编译阶段无法感知代码是否会出现问题，只有在运行的时候才知道会不会出错（正常情况下是不会出错的），这样的异常称为运行时异常。所有的运行时异常都继承自`RuntimeException`。

### 编译时异常

异常的另一种类型是编译时异常，编译时异常是明确会出现的异常，在编译阶段就需要进行处理的异常（捕获异常）如果不进行处理，将无法通过编译！默认继承自`Exception`类的异常都是编译时异常。

```java
File file = new File("my.txt");
file.createNewFile();   //要调用此方法，首先需要处理异常
```

## 错误

错误比异常更严重，异常就是不同寻常，但不一定会导致致命的问题，而错误是致命问题，一般出现错误可能JVM就无法继续正常运行了，比如`OutOfMemoryError`就是内存溢出错误（内存占用已经超出限制，无法继续申请内存了）

```java
int[] arr = new int[Integer.MAX_VALUE];   //能创建如此之大的数组吗？
```

运行后得到以下内容：

```java
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
	at com.test.Main.main(Main.java:14)
```

错误都继承自`Error`类，一般情况下，程序中只能处理异常，错误是很难进行处理的，`Error`和`Execption`都继承自`Throwable`类。当程序中出现错误或异常时又没有进行处理时，程序（当前线程）将终止运行：

```java
int[] arr = new int[Integer.MAX_VALUE];
System.out.println("lbwnb");  //还能正常打印吗？
```

## 异常的处理

当程序没有按照我们想要的样子运行而出现异常时（默认会交给JVM来处理，JVM发现任何异常都会立即终止程序运行，并在控制台打印栈追踪信息），我们希望能够自己处理出现的问题，让程序继续运行下去，就需要对异常进行捕获，比如：

```java
int[] arr = new int[5];
arr[5] = 1;  //我们需要处理这种情况，保证后面的代码正常运行！
System.out.println("lbwnb");
```

我们可以使用`try`和`catch`语句块来处理：

```java
int[] arr = new int[5];
try{    //在try块中运行代码
     arr[5] = 1;    //当代码出现异常时，异常会被捕获，并在catch块中得到异常类型的对象
}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){   //捕获的异常类型
     System.out.println("程序运行出现异常！");  //出现异常时执行
}
//后面的代码会正常运行
System.out.println("lbwnb");
```

当异常被捕获后，就由我们自己进行处理（不再交给JVM处理），因此就不会导致程序终止运行。

我们可以通过使用`e.printStackTrace()`来打印栈追踪信息，定位我们的异常出现位置：

```java
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 5
	at com.test.Main.main(Main.java:7)    //Main类的第7行出现问题
程序运行出现异常！
lbwnb
```

运行时异常在编译时可以不用捕获，但是编译时异常必须进行处理：

```java
File file = new File("my.txt");
try {
  file.createNewFile();
} catch (IOException e) {  //捕获声明的异常类型
  e.printStackTrace();
}
```

可以捕获到类型不止是`Exception`的子类，只要是继承自`Throwalbe`的类，都能被捕获，也就是说，`Error`也能被捕获，但是不建议这样做，因为错误一般是虚拟机相关的问题，出现`Error`应该从问题的根源去解决。

## 异常的抛出

当别人调用我们的方法时，如果传入了错误的参数导致程序无法正常运行，这时我们就需要手动抛出一个异常来终止程序继续运行下去，同时告知上一级方法执行出现了问题：

```java
public static void main(String[] args) {
        try {
            test(1, 0);
        } catch (Exception e) {   //捕获方法中会出现的异常
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static int test(int a, int b) throws Exception {  //声明抛出的异常类型
        if(b == 0) throw new Exception("0不能做除数！");  //创建异常对象并抛出异常
        return a/b;  //抛出异常会终止代码运行
    }
```

通过`throw`关键字抛出异常（抛出异常后，后面的代码不再执行）当程序运行到这一行时，就会终止执行，并出现一个异常。

如果方法中抛出了非运行时异常，但是不希望在此方法内处理，而是交给调用者来处理异常，就需要在方法定义后面显式声明抛出的异常类型！如果抛出的是运行时异常，则不需要在方法后面声明异常类型，调用时也无需捕获，但是出现异常时同样会导致程序终止（出现运行时异常同时未被捕获会默认交给JVM处理，也就是直接中止程序并在控制台打印栈追踪信息）

如果想要调用声明编译时异常的方法，但是依然不想去处理，可以同样的在方法上声明`throws`来继续交给上一级处理。

```java
public static void main(String[] args) throws Exception {  //出现异常就再往上抛，而不是在此方法内处理
  test(1, 0);
}

private static int test(int a, int b) throws Exception {  //声明抛出的异常类型
  if(b == 0) throw new Exception("0不能做除数！");  //创建异常对象并抛出异常      
  return a/b;  
}
```

当main方法都声明抛出异常时，出现异常就由JVM进行处理，也就是默认的处理方式（直接中止程序并在控制台打印栈追踪信息）

异常只能被捕获一次，当异常捕获出现嵌套时，只会在最内层被捕获：

```java
public static void main(String[] args) throws Exception {
        try{
            test(1, 0);
        }catch (Exception e){
            System.out.println("外层");
        }
    }

    private static int test(int a, int b){
        try{
            if(b == 0) throw new Exception("0不能做除数！");
        }catch (Exception e){
            System.out.println("内层");
            return 0;
        }
        return a/b;
    }
```

## 自定义异常

JDK为我们已经提前定义了一些异常了，但是可能对我们来说不够，那么就需要自定义异常：

```java
public class MyException extends Exception {  //直接继承即可
    
}

public static void main(String[] args) throws MyException {
        throw new MyException();   //直接使用
    }
```

也可以使用父类的带描述的构造方法：

```java
public class MyException extends Exception {

    public MyException(String message){
        super(message);
    }
}

public static void main(String[] args) throws MyException {
    throw new MyException("出现了自定义的错误");
}
```

捕获异常指定的类型，会捕获其所有子异常类型：

```java
try {
  throw new MyException("出现了自定义的错误");
} catch (Exception e) {    //捕获父异常类型
  System.out.println("捕获到异常");
}
```

## 多重异常捕获和finally关键字

当代码可能出现多种类型的异常时，我们希望能够分不同情况处理不同类型的异常，就可以使用多重异常捕获：

```java
try {
  //....
} catch (NullPointerException e) {
            
} catch (IndexOutOfBoundsException e){

} catch (RuntimeException e){
            
}
```

注意，类似于`if-else if`的结构，父异常类型只能放在最后！

```java
try {
  //....
} catch (RuntimeException e){  //父类型在前，会将子类的也捕获

} catch (NullPointerException e) {   //永远都不会被捕获

} catch (IndexOutOfBoundsException e){   //永远都不会被捕获

}
```

如果希望把这些异常放在一起进行处理：

```java
try {
     //....
} catch (NullPointerException | IndexOutOfBoundsException e) {  //用|隔开每种类型即可

}
```

当我们希望，程序运行时，无论是否出现异常，都会在最后执行的任务，可以交给`finally`语句块来处理：

```java
try {
    //....
}catch (Exception e){
            
}finally {
  System.out.println("lbwnb");   //无论是否出现异常，都会在最后执行
}
```

`try`语句块至少要配合`catch`或`finally`中的一个：

```java
try {
    int a = 10;
    a /= 0;
}finally {  //不捕获异常，程序会终止，但在最后依然会执行下面的内容
    System.out.println("lbwnb"); 
}
```

思考：`try`、`catch`和`finally`执行顺序：

```java
private static int test(int a){
  try{
    return a;
  }catch (Exception e){
    return 0;
  }finally {
    a =  a + 1;
  }
}
```

# Java泛型与集合类

## 泛型

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