Java简明笔记（七）异常和断言

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2018-02-06

异常处理

在Java异常处理中，一个方法可以通过 抛出(throw) 异常来发出一个严重问题的信号。调用链中的某个方法，负责 捕获（catch） 并处理异常。捕获到的异常不仅可以在当前方法中处理，还可以将异常抛给调用它的上一级方法去处理。

异常处理的根本优点是：将错误检测和错误处理的过程解耦。

Java 的异常都派生自 Throwable 类，Throwable 又分为 Error 和 Exception。Error 不是我们的程序所能够处理的，比如系统内存耗尽。我们能预知并处理的错误属于 Exception。Exception又分为 unchecked exception 和 checked exception。 unchecked exception 属于 RuntimeException 。

当然，所有的异常都发生在运行时（Runtime），但是 RuntimeException 派生的子类异常在编译时不会被检查。

checked exceptions

跟上下文环境有关，即使程序设计无误，仍然可能因使用的问题而引发。通常是从一个可以恢复的程序中抛出来的，并且最好能够从这种异常中使应用程序恢复。

我们所要关注的是一般情况下错误可被提前预知的 checked exception，什么是可被提前预知？比如IO操作文件可能损坏或不存在，网络操作的时候网络可能会断开...

许多异常类派生自 IOException，我们应该尽可能用准确合适的异常类来报告错误。比如在某个路径查找指定文件时，却无法找到，此时应该抛出 FileNotFoundException。

unchecked exceptions

通常是如果一切正常的话本不该发生的异常，但是的确发生了。发生在运行期，具有不确定性，主要是由于程序的逻辑问题所引起的。

unchecked exception 我们完全可以在程序中避免。比如遇到空指针异常，我们完全可以在代码中确保没有引用null值，通过修改代码来避免抛出这个异常。但是文件不存在或网络断开这种就不是我们逻辑代码的问题了，应该抛出异常。

checked exception的声明

假如有一个方法，我们能够预料到它可能会抛出 IOException 和 ReflectiveOperationException 这两种异常，那么我们可以在方法中这样声明：

public void write (Object obj, String filename) throws IOException, ReflectiveOperationException {
  ...
}

Override覆盖的方法不能抛出超出父类异常范围的异常，如果父类没有throws异常，则子类不可以抛出checked exception
当一个方法抛出异常时，可以用javadoc的 @throws 标签来文档化
不可能指定 lambda 表达式的异常类型

异常捕获

示例1：可以捕获多个异常

try {
  //statements
} catch (ExceptionClass1 ex) {
  //handler1
} catch (ExceptionClass2 ex) {
  //handler2
} catch (ExceptionClass3 ex) {
  //handler3
} finally {
  //statements
}

有多个捕获器的时候，第一个捕获后下面的捕获器就不会再捕获了，因此范围小的写在前面。

注意，如果 try 里面某一行抛出异常了，那一行接下去的代码不会接着执行。

示例2：多个捕获共享一个handler

try {
  //statements
} catch (ExceptionClass1 | ExceptionClass2 | ExceptionClass3 ex) {
  //handler3
} finally {
  //statements
}

示例3：带资源的异常捕获（try-with-resource）(Java 7+)

try后面接资源，在正常执行完之后或者当发生异常时，try-with-resources语句会自动关闭资源。

这样我们不用写out.close()，但却能够保证每个资源的out.close()都会被触发。

ArrayList<String> lines ...;
try (PrintWriter out = new PrintWriter("output.txt")) {
  for (String line:lines ) {
    out.println(line.toLowerCase());
  }
} catch (IOException ex) {
  //handler
} finally {
  //statements
}

如果没有 try-catch 的话，如果其中一个 line 抛出异常，那么所有的 line 的 out.close() 不能被正常执行，导致out结果丢失。

如果用常规的 try-catch 语句，如果要打开两个资源，那么就要嵌套 try-catch 了。try-with-resources的一个好处在于只需要写一个 try-catch 语句。

更多关于异常的内容异常重抛和链接、堆栈踪迹、Objects.requireNonNull方法参考《core java for the impatient》p186

Throw 和 Throws 的区别

Throws 写在方法后面，表示这个方法可能向上抛出的异常。

Thorw 写在程序里面，直接抛出异常。注意，抛出后程序便不再往下执行。这一点跟 try-catch 语句不一样， catch 捕获异常并处理过后，程序还会往下执行，而 throw 是向上一级调用栈抛出，本身程序不再继续执行。

try里有return，finally还执行么？

答：执行，并且 finally 的执行早于 try 里面的 return

不管有没有出现异常，finally块中代码 都会执行；
当 try 或 catch中有 return 时，finally 仍然会执行；finally 是在 return 后面的表达式运算后执行的（此时并没有返回运算后的值，而是先把要返回的值保存起来，不管finally中的代码怎么样，返回的值都不会改变，任然是之前保存的值），所以函数返回值是在 finally 执行前确定的；
finally 中最好不要包含 return，否则程序会提前退出，返回值不是 try 或 catch 中保存的返回值。

一句话总结: 先执行return后面的表达式，把结果保存起来，但不返回，然后执行finally，最后才返回。不要在finally中包含return，更不要在 finally 修改返回值。

若是在try语句块或catch语句块中执行到 System.exit(0) 语句，则直接退出程序。

使用 Optional 类解决空指针异常

一个对象如果可能是null，我们通常要写类似下面的代码来避免空指针异常：

if (obj == null){
    // do something..
}

if (obj != null){
    // go ahead..
}

在 Java 8 中，我们有了更好的方法来判断空指针——Optional 类。它是一个可以为 null 的容器对象。如果值存在则 isPresent() 方法会返回 true，调用 get() 方法会返回该对象。Optional 容器可以保存类型 T 的值，或者仅仅保存null。Optional提供很多有用的方法，这样我们就不用显式进行空值检测。

java.util.Optional<T> 的声明如下：

public final class Optional<T>
extends Object{
    //...
}

用法：

public User findUser(String email){
    Optional<User> optUser = userRepository.findById(email); // returns java8 optional
    if (optUser.isPresent()) {
        return optUser.get();
    } else {
        // handle not found, return null or throw
    }
}

断言（assert）

断言机制允许我们在测试时加入检测条件，并且在生产代码中自动移除它们。在Java中，断言用于调试目的以验证内部假设。

为了断言 x 是一个非负数

assert x >= 0;

或者将 x 的实际值传进 AssertionError 对象，这样后面就可以现实它：

assert x >=0 : x;

默认情况下断言是被禁用的，在运行程序时加上 -ebableassertion 或者 -es可以启用断言

$ java -ea MainClass

不必重新编译程序，当断言被禁用时，类加载器会清除断言代码，所以断言不会降低运行速度。

Java简明笔记（七） 异常和断言

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