简述

Throwable 可以用来表示任何可以作为异常抛出的类，分为两种： Error 和 Exception。其中 Error 用来表示 JVM 无法处理的错误，Exception 分为两种：

受检异常 ：需要用 try…catch… 语句捕获并进行处理，并且可以从异常中恢复；
非受检异常 ：是程序运行时错误，例如除 0 会引发 Arithmetic Exception，此时程序崩溃并且无法恢复。

从图中可以看出所有异常类型都是内置类Throwable的子类，因而Throwable在异常类的层次结构的顶层。接下来Throwable分成了两个不同的分支，一个分支是Error，它表示不希望被程序捕获或者是程序无法处理的错误。另一个分支是Exception，它表示用户程序可能捕捉的异常情况或者说是程序可以处理的异常。其中异常类Exception又分为运行时异常(RuntimeException)和非运行时异常。Java异常又可以分为不受检查异常（Unchecked Exception）和检查异常（Checked Exception）。下面将详细讲述这些异常之间的区别与联系：

Error：Error类对象由 Java 虚拟机生成并抛出，大多数错误与代码编写者所执行的操作无关。例如，Java虚拟机运行错误（Virtual MachineError），当JVM不再有继续执行操作所需的内存资源时，将出现 OutOfMemoryError。这些异常发生时，Java虚拟机（JVM）一般会选择线程终止；还有发生在虚拟机试图执行应用时，如类定义错误（NoClassDefFoundError）、链接错误（LinkageError）。这些错误是不可查的，因为它们在应用程序的控制和处理能力之外，而且绝大多数是程序运行时不允许出现的状况。对于设计合理的应用程序来说，即使确实发生了错误，本质上也不应该试图去处理它所引起的异常状况。在Java中，错误通常是使用Error的子类描述。

Exception：在Exception分支中有一个重要的子类RuntimeException（运行时异常），该类型的异常自动为你所编写的程序定义ArrayIndexOutOfBoundsException（数组下标越界）、NullPointerException（空指针异常）、ArithmeticException（算术异常）、MissingResourceException（丢失资源）、ClassNotFoundException（找不到类）等异常，这些异常是不检查异常，程序中可以选择捕获处理，也可以不处理。这些异常一般是由程序逻辑错误引起的，程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生；而RuntimeException之外的异常我们统称为非运行时异常，类型上属于Exception类及其子类，从程序语法角度讲是必须进行处理的异常，如果不处理，程序就不能编译通过。如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常，一般情况下不自定义检查异常。

Error和Exception的区别：Error通常是灾难性的致命的错误，是程序无法控制和处理的，当出现这些异常时，Java虚拟机（JVM）一般会选择终止线程；Exception通常情况下是可以被程序处理的，并且在程序中应该尽可能的去处理这些异常。

异常处理机制

Java的异常处理本质上是抛出异常和捕获异常。

抛出异常

抛出异常：要理解抛出异常，首先要明白什么是异常情形（exception condition），它是指阻止当前方法或作用域继续执行的问题。其次把异常情形和普通问题相区分，普通问题是指在当前环境下能得到足够的信息，总能处理这个错误。对于异常情形，已经无法继续下去了，因为在当前环境下无法获得必要的信息来解决问题，你所能做的就是从当前环境中跳出，并把问题提交给上一级环境，这就是抛出异常时所发生的事情。抛出异常后，会有几件事随之发生。首先，是像创建普通的java对象一样将使用new在堆上创建一个异常对象；然后，当前的执行路径（已经无法继续下去了）被终止，并且从当前环境中弹出对异常对象的引用。此时，异常处理机制接管程序，并开始寻找一个恰当的地方继续执行程序，这个恰当的地方就是异常处理程序或者异常处理器，它的任务是将程序从错误状态中恢复，以使程序要么换一种方式运行，要么继续运行下去。

举个简单的例子，假使我们创建了一个学生对象Student的一个引用stu,在调用的时候可能还没有初始化。所以在使用这个对象引用调用其他方法之前，要先对它进行检查，可以创建一个代表错误信息的对象，并且将它从当前环境中抛出，这样就把错误信息传播到更大的环境中。

1
2
3

if(stu == null){
    throw new NullPointerException();
}

捕获异常

捕获异常：在方法抛出异常之后，运行时系统将转为寻找合适的异常处理器（exception handler）。潜在的异常处理器是异常发生时依次存留在调用栈中的方法的集合。当异常处理器所能处理的异常类型与方法抛出的异常类型相符时，即为合适的异常处理器。运行时系统从发生异常的方法开始，依次回查调用栈中的方法，直至找到含有合适异常处理器的方法并执行。当运行时系统遍历调用栈而未找到合适的异常处理器，则运行时系统终止。同时，意味着Java程序的终止。

异常处理

ava异常处理涉及到五个关键字，分别是：try、catch、finally、throw、throws。

try-catch

try{
    //code that might generate exceptions    
}catch(Exception e){
    //the code of handling exception1
}catch(Exception e){
    //the code of handling exception2
}

要明白异常捕获，还要理解监控区域（guarded region）的概念。它是一段可能产生异常的代码，并且后面跟着处理这些异常的代码。

因而可知，上述try-catch所描述的即是监控区域，关键词try后的一对大括号将一块可能发生异常的代码包起来，即为监控区域。Java方法在运行过程中发生了异常，则创建异常对象。将异常抛出监控区域之外，由Java运行时系统负责寻找匹配的catch子句来捕获异常。若有一个catch语句匹配到了，则执行该catch块中的异常处理代码，就不再尝试匹配别的catch块了。

Java通过异常类描述异常类型。对于有多个catch子句的异常程序而言，应该尽量将捕获底层异常类的catch子句放在前面，同时尽量将捕获相对高层的异常类的catch子句放在后面。否则，捕获底层异常类的catch子句将可能会被屏蔽。

RuntimeException异常类包括运行时各种常见的异常，ArithmeticException类和ArrayIndexOutOfBoundsException类都是它的子类。因此，RuntimeException异常类的catch子句应该放在最后面，否则可能会屏蔽其后的特定异常处理或引起编译错误。

嵌套try语句：try语句可以被嵌套。也就是说，一个try语句可以在另一个try块的内部。每次进入try语句，异常的前后关系都会被推入堆栈。如果一个内部的try语句不含特殊异常的catch处理程序，堆栈将弹出，下一个try语句的catch处理程序将检查是否与之匹配。这个过程将继续直到一个catch语句被匹配成功，或者是直到所有的嵌套try语句被检查完毕。如果没有catch语句匹配，Java运行时系统将处理这个异常。

throw

到目前为止，我们只是获取了被Java运行时系统引发的异常。然而，我们还可以用throw语句抛出明确的异常。Throw的语法形式如下：

1	throw ThrowableInstance;

这里的ThrowableInstance一定是Throwable类类型或者Throwable子类类型的一个对象。简单的数据类型，例如int，char,以及非Throwable类，例如String或Object，不能用作异常。有两种方法可以获取Throwable对象：在catch子句中使用参数或者使用new操作符创建。

程序执行完throw语句之后立即停止；throw后面的任何语句不被执行，最邻近的try块用来检查它是否含有一个与异常类型匹配的catch语句。如果发现了匹配的块，控制转向该语句；如果没有发现，次包围的try块来检查，以此类推。如果没有发现匹配的catch块，默认异常处理程序中断程序的执行并且打印堆栈轨迹。

例子创建并抛出异常：

class TestThrow{
    static void proc(){
        try{
            throw new NullPointerException("demo");
        }catch(NullPointerException e){
            System.out.println("Caught inside proc");
            throw e;
        }
    }

    public static void main(String [] args){
        try{
            proc();
        }catch(NullPointerException e){
            System.out.println("Recaught: "+e);
        }
    }
}

运行结果：
Caught inside proc

Recaught: java.lang.NullPointerException: demo

该程序两次处理相同的错误，首先，main()方法设立了一个异常关系然后调用proc()。proc()方法设立了另一个异常处理关系并且立即抛出一个NullPointerException实例，NullPointerException在main()中被再次捕获。

throws

如果一个方法可以导致一个异常但不处理它，它必须指定这种行为以使方法的调用者可以保护它们自己而不发生异常。要做到这点，我们可以在方法声明中包含一个throws子句。一个throws子句列举了一个方法可能引发的所有异常类型。这对于除了Error或RuntimeException及它们子类以外类型的所有异常是必要的。一个方法可以引发的所有其他类型的异常必须在throws子句中声明，否则会导致编译错误。

下面是throws子句的方法声明的通用形式：

public void info() throws Exception
{
   //body of method
}

Exception 是该方法可能引发的所有的异常,也可以是异常列表，中间以逗号隔开。

class TestThrows{
    static void throw1() throws IllegalAccessException {
        System.out.println("Inside throw1 . ");
        throw new IllegalAccessException("demo");
    }
    public static void main(String[] args){
        try {
            throw1();
        }catch(IllegalAccessException e ){
            System.out.println("Caught " + e);
        }
    }
}

首先，throw1()方法不想处理所导致的异常，因而它必须声明throws子句来列举可能引发的异常即IllegalAccessException；其次，main()方法必须定义try/catch语句来捕获该异常。

Throws抛出异常的规则：

如果是不受检查异常（unchecked exception），即Error、RuntimeException或它们的子类，那么可以不使用throws关键字来声明要抛出的异常，编译仍能顺利通过，但在运行时会被系统抛出。
必须声明方法可抛出的任何检查异常（checked exception）。即如果一个方法可能出现受可查异常，要么用try-catch语句捕获，要么用throws子句声明将它抛出，否则会导致编译错误
仅当抛出了异常，该方法的调用者才必须处理或者重新抛出该异常。当方法的调用者无力处理该异常的时候，应该继续抛出，而不是囫囵吞枣。
调用方法必须遵循任何可查异常的处理和声明规则。若覆盖一个方法，则不能声明与覆盖方法不同的异常。声明的任何异常必须是被覆盖方法所声明异常的同类或子类。

finally

当异常发生时，通常方法的执行将做一个陡峭的非线性的转向，它甚至会过早的导致方法返回。例如，如果一个方法打开了一个文件并关闭，然后退出，你不希望关闭文件的代码被异常处理机制旁路。finally关键字为处理这种意外而设计。

finally创建的代码块在try/catch块完成之后另一个try/catch出现之前执行。finally块无论有没有异常抛出都会执行。如果抛出异常，即使没有catch子句匹配，finally也会执行。一个方法将从一个try/catch块返回到调用程序的任何时候，经过一个未捕获的异常或者是一个明确的返回语句，finally子句在方法返回之前仍将执行。这在关闭文件句柄和释放任何在方法开始时被分配的其他资源是很有用。

class TestFinally{
    static void proc1(){
        try{
            System.out.println("inside proc1");
            throw new RuntimeException("demo");
        }finally{
            System.out.println("proc1's finally");
        }
    }
    static void proc2(){
        try{
            System.out.println("inside proc2");
            return ;
        } finally{
            System.out.println("proc2's finally");
        }
    } 
    static void proc3(){
        try{
            System.out.println("inside proc3");
        }finally{
            System.out.println("proc3's finally");
        }
    }
    public static void main(String [] args){
        try{
            proc1();
        }catch(Exception e){
            System.out.println("Exception caught");
        }
        proc2();
        proc3();
    }
}

该例子中，proc1()抛出了异常中断了try，它的finally子句在退出时执行。proc2的try语句通过return语句返回，但在返回之前finally语句执行。在proc3()中try语句正常执行，没有错误，finally语句也被执行。

程序输出结果：
D:\java>java TestFinally

inside proc1

proc1's finally

Exception caught

inside proc2
 
proc2's finally
 
inside proc3
 
proc3's finally

如果finally块与一个try联合使用，finally块将在try结束之前执行。

自定义异常

使用Java内置的异常类可以描述在编程时出现的大部分异常情况。除此之外，用户还可以自定义异常。用户自定义异常类，只需继承Exception类即可。

在程序中使用自定义异常类，大体可分为以下几个步骤:

创建自定义异常类。
在方法中通过throw关键字抛出异常对象。
如果在当前抛出异常的方法中处理异常，可以使用try-catch语句捕获并处理；否则在方法的声明处通过throws关键字指明要抛出给方法调用者的异常，继续进行下一步操作。
在出现异常方法的调用者中捕获并处理异常。

class MyException extends Exception {
    private int detail;
    MyException(int a){
        detail = a;
    }
    public String toString(){
        return "MyException ["+ detail + "]";
    }
}
public class TestMyException{
    static void compute(int a) throws MyException{
        System.out.println("Called compute(" + a + ")");
        if(a > 10){
            throw new MyException(a);
        }
        System.out.println("Normal exit!");
    }
    public static void main(String [] args){
        try{
            compute(1);
            compute(20);
        }catch(MyException me){
            System.out.println("Caught " + me);
        }
    }
}

运行结果如下：
D:\java>java TestMyException

Called compute(1)

Normal exit!

Called compute(20)

Caught MyException [20]