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走进 Java 异常

Java后端 | 微信公众号:Java后端 2020/05/19 22:44



作者:北冥有只鱼

链接:segmentfault.com/a/1190000021990280


前言
在写代码的时候用到了一点简单的多线程,然后我用try catch语句去捕捉线程中的异常时,发现没捕捉到。查了一下资料才发现,子线程的异常只能被子线程本身来捕捉。然后我又回忆了一下线程,发现对异常的理解还是不是那么透彻。于是打算写篇文章来重新学习下异常。

一切从Throwable开始

Only objects that are instances of this class (or one of its subclasses) are thrown by the Java Virtual Machine or can be thrown by the Java {@code throw} statement. Similarly, only this class or one of its subclasses can be the argument type in a {@code catch} clause. ---《Throwable源码》
只有该类或该类的实例可以被java 虚拟机或java语句抛出。相似的,也只有这个类或该类的子类才可以做catch语句的参数类型。
For the purposes of compile-time checking of exceptions, {@codeThrowable} and any subclass of {@code Throwable} that is not also a  subclass of either {@link RuntimeException} or {@link Error} areregarded as checked exceptions.---《Throwable源码》
Throwable译为可抛出,是所有Error和Exception的父类,
Instances of two subclasses, {@link java.lang.Error} and {@link java.lang.Exception}, are conventionally used to indicate that exceptional situations have occurred. Typically, these instances are freshly created in the context of the exceptional situation so as to include relevant information (such as stack trace data). ------《Throwable源码》
实例化Error和Exception类通常被用来表示意外情况的发生。典型的,这些实例是在意外情况下被创建的,以便包含相关信息。比如栈轨迹数据。

java虚拟机栈

上文提到了栈轨迹,这个栈该怎么理解呢?这里就需要一点点数据结构的知识了. 粗略的说,栈是一种具备特殊属性的容器,先进后出。我们知道JVM的运行时数据区域被分为方法区,虚拟机栈, 本地方法栈等,不清楚区域划分的,可以去看下我写的这篇文章对于JVM,你就只知道堆和栈吗?。
那我们提出这么一个问题, 这个java虚拟机栈和本地方法栈是用来做什么的?

什么是本地方法?

本地方法这个称呼并不大合适,称之为本地接口更为合适一些. 该接口不由java本身来实现,由其他语言来实现.java来调用。
Java本地接口(JNI)是一个编程框架使得运行在Java虚拟机上的Java程序调用或者被调用特定于本机硬件与操作系统的用其它语言(C、C++或汇编语言等)编写的程序。
String类的intern方法就是本地方法。

栈帧

在java中,程序以一个方法为单位来开始执行。
在JVM中,每个线程都拥有一个私有的虚拟机栈,和线程同时被创建。
虚拟机栈中的元素师栈帧,存储局部变量,部分计算结果.
在方法被调用的时候被创建,在方法被调用完成时,无论方法是正常结束,
还是出现了异常或错误未执行完毕,栈帧都会被销毁.

异常信息分析

public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        test();
    }
    public static void test(){
        System.out.println(1 / 0);
    }
}

j v m抛出了一个异常,其相关的异常信息如下:

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at com.cxk.ExceptionDemo.test(ExceptionDemo.java:12)
    at com.cxk.ExceptionDemo.main(ExceptionDemo.java:9)

这个相关的信息主要由三部分构成:

  1. 哪个线程中发生
  2. 是什么哪种类型的异常
  3. 程序在执行到哪一个方法的哪一行出现的异常。
第三部分java的设计者们将其抽象为一个类: StackTraceElement。
下面是StackTraceElement的成员变量:
private String declaringClass;
private String methodName;
private String fileName;
private int lineNumber;
这里只介绍: declaringClass: 方法所属的类的全类名+方法名
StackTraceElement被虚拟机所初始化。
在程序执行发生异常时,JVM会实例化对应的异常类,为在执行过程中发生异常的每一个方法实例化一个StackTraceElement类。Throwable中的getStackTraceElement() 也是一个本地方法。

Exception VS Error

首先Exception和Error是Throwable的子类,Throwable意为可抛出的.
The class Exception and its subclasses are a form of Throwable that indicates conditions that a reasonable application might want to catch。---《Exception源码》
Exception和它的子类是可抛出的一种形式,表示这是一个设计合理的应用程序应该要处理的情况。
An {@code Error} is a subclass of {@code Throwable} that indicates serious problems that a reasonable application should not try to catch. Most such errors are abnormal conditions.The {@code ThreadDeath} error, though a "normal" condition,is also a subclass of {@code Error} because most applications  should not try to catch it.----《Error源码》
Error则用来表示一些严重的问题,一个设计合理的程序不应该去处理这种状况。大部分错误都是异常条件或状况。
The  ThreadDeath error, though a "normal" condition,is also a subclass of  Error because most applications  should not try to catch it.----《Error源码》
ThreadDeath类尽管是正常的状况,但是因为大多数程序不应该试图去捕捉它,所以它也是Error的子类。

检查异常(checkedException) 和 未检查异常(unCheckedException)

检查异常的定义是很简单的: Exception的子类但又不是RuntimeException本身和他的子类。检查异常必须要开发者去处理,要么抛出,要么去捕获。否则编译就不通过。比如FileNotFoundException,在使用流操纵文件的时候,你就必须去处理它,要么抛出,要么捕获。
未检查异常: 就是RuntimeException和它的子类。

如何捕获子线程的异常

在Runnable接口中去try catch
设置异常处理者,即实现UncaughtExceptionHandler接口。
当一个线程由于未捕获异常而被中断时,该接口的实现类将会被调用。当一个线程由于未捕获异常而将要中断是,虚拟机将查询通过getUncaughtExceptionHandler来查询该线程的异常处理者.
代码如下:
public class MyUncaughtExceptionHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
    @Override
    public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
        System.out.println("----------发生异常的线程名为:" + t.getName());
        
        StackTraceElement[] stackArray = e.getStackTrace();
        for (StackTraceElement stackTraceElement : stackArray) {
            System.out.println("异常信息:" + stackTraceElement.toString());
        }
    }
}

public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->{
            
            Thread.currentThread().setUncaughtExceptionHandler(new MyUncaughtExceptionHandler());
            System.out.println("--------------------------Thread Running----------------");
            System.out.println(1 / 0);
        }).start();
    }
}

参考资料:
  • 《The Java Virtual Machine Specification, Java SE 8 Edition》

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