Thinking in Java 第9章违例差错控制

第9章违例差错控制

通过先进的错误纠正与恢复机制，我们可以有效地增强代码的健壮程度。对我们编写的每个程序来说，错误恢复都属于一个基本的考虑目标。它在Java中显得尤为重要，因为该语言的一个目标就是创建不同的程序组件，以便其他用户（客户程序员）使用。为构建一套健壮的系统，每个组件都必须非常健壮。在Java里，违例控制的目的是使用尽可能精简的代码创建大型、可靠的应用程序，同时排除程序里那些不能控制的错误。违例的概念很难掌握。但只有很好地运用它，才可使自己的项目立即获得显著的收益。Java强迫遵守违例所有方面的问题，所以无论库设计者还是客户程序员，都能够连续一致地使用它。

9.1 基本违例

在违例条件的情况下，却无法继续下去，因为当地没有提供解决问题所需的足够多的信息。此时，我们能做的唯一事情就是跳出当地环境，将那个问题委托给一个更高级的负责人。这便是出现违例时出现的情况。

9.1.1 违例自变量

关键字throw

9.2 违例的捕获

为理解违例是如何捕获的，首先必须掌握“警戒区”的概念。它代表一个特殊的代码区域，有可能产生违例，并在后面跟随用于控制那些违例的代码。

9.2.1 try块

可在那个方法内部设置一个特殊的代码块，用它捕获违例。这就叫作“try块”，因为要在这个地方“尝试”各种方法调用。try块属于一种普通的作用域，用一个try关键字开头：

try {
// 可能产生违例的代码
}

若用一种不支持违例控制的编程语言全面检查错误，必须用设置和错误检测代码将每个方法都包围起来——即便多次调用相同的方法。而在使用了违例控制技术后，可将所有东西都置入一个try块内，在同一地点捕获所有违例。这样便可极大简化我们的代码，并使其更易辨读，因为代码本身要达到的目标再也不会与繁复的错误检查混淆。

9.2.2 违例控制器

当然，生成的违例必须在某个地方中止。这个“地方”便是违例控制器或者违例控制模块。而且针对想捕获的每种违例类型，都必须有一个相应的违例控制器。违例控制器紧接在try块后面，且用catch（捕获）关键字标记。如下所示：

try {
  // Code that might generate exceptions
} catch(Type1 id1) {
  // Handle exceptions of Type1
} catch(Type2 id2) {
  // Handle exceptions of Type2
} catch(Type3 id3) {
  // Handle exceptions of Type3
}

每个catch从句——即违例控制器——都类似一个小型方法，它需要采用一个（而且只有一个）特定类型的自变量。可在控制器内部使用标识符（id1，id2等等），就象一个普通的方法自变量那样。我们有时也根本不使用标识符，因为违例类型已提供了足够的信息，可有效处理违例。但即使不用，标识符也必须就位。控制器必须“紧接”在try块后面。若“掷”出一个违例，违例控制机制就会搜寻自变量与违例类型相符的第一个控制器。随后，它会进入那个catch从句，并认为违例已得到控制（一旦catch从句结束，对控制器的搜索也会停止）。只有相符的catch从句才会得到执行；它与switch语句不同，后者在每个case后都需要一个break命令，防止误执行其他语句。在try块内部，请注意大量不同的方法调用可能生成相同的违例，但只需要一个控制器。

中断与恢复

在违例控制理论中，共存在两种基本方法。在“中断”方法中（Java和C++提供了对这种方法的支持），我们假定错误非常关键，没有办法返回违例发生的地方。无论谁只要“掷”出一个违例，就表明没有办法补救错误，而且也不希望再回来。另一种方法叫作“恢复”。它意味着违例控制器有责任来纠正当前的状况，然后取得出错的方法，假定下一次会成功执行。若使用恢复，意味着在违例得到控制以后仍然想继续执行。在这种情况下，我们的违例更象一个方法调用——我们用它在Java中设置各种各样特殊的环境，产生类似于“恢复”的行为（换言之，此时不是“掷”出一个违例，而是调用一个用于解决问题的方法）。另外，也可以将自己的try块置入一个while循环里，用它不断进入try块，直到结果满意时为止。从历史的角度看，若程序员使用的操作系统支持可恢复的违例控制，最终都会用到类似于中断的代码，并跳过恢复进程。所以尽管“恢复”表面上十分不错，但在实际应用中却显得困难重重。其中决定性的原因可能是：我们的控制模块必须随时留意是否产生了违例，以及是否包含了由产生位置专用的代码。这便使代码很难编写和维护——大型系统尤其如此，因为违例可能在多个位置产生。

9.2.3 违例规范

在Java中，对那些要调用方法的客户程序员，我们要通知他们可能从自己的方法里“掷”出违例。这是一种有礼貌的做法，只有它才能使客户程序员准确地知道要编写什么代码来捕获所有潜在的违例。当然，若你同时提供了源码，客户程序员甚至能全盘检查代码，找出相应的throw语句。但尽管如此，通常并不随同源码提供库。为解决这个问题，Java提供了一种特殊的语法格式（并强迫我们采用），以便礼貌地告诉客户程序员该方法会“掷”出什么违例，令对方方便地加以控制。这便是我们在这里要讲述的“违例规范”，它属于方法声明的一部分，位于自变量（参数）列表的后面。

违例规范采用了一个额外的关键字：throws；后面跟随全部潜在的违例类型。因此，我们的方法定义看起来应象下面这个样子：

void f() throws tooBig, tooSmall, divZero { //...

9.2.4 捕获所有违例

具体的做法是捕获基础类违例类型Exception（也存在其他类型的基础违例，但Exception是适用于几乎所有编程活动的基础）

打印异常堆栈信息

void printStackTrace()
void printStackTrace(PrintStream)

第一个版本会打印出标准错误，第二个则打印出我们的选择流程。若在Windows下工作，就不能重定向标准错误。因此，我们一般愿意使用第二个版本，并将结果送给System.out；这样一来，输出就可重定向到我们希望的任何路径。

9.2.5 重新“掷”出违例

catch(Exception e) {
System.out.println("一个违例已经产生");
throw e;
}

若想安装新的堆栈跟踪信息，可调用fillInStackTrace()，它会返回一个特殊的违例对象。这个违例的创建过程如下：将当前堆栈的信息填充到原来的违例对象里。

由于使用的是fillInStackTrace()，throw 成为违例的新起点。

永远不必关心如何清除前一个违例，或者与之有关的其他任何违例。它们都属于用new创建的、以内存堆为基础的对象，所以垃圾收集器会自动将其清除。

9.3 标准Java违例

Java包含了一个名为Throwable的类，它对可以作为违例“掷”出的所有东西进行了描述。Throwable对象有两种常规类型（亦即“从Throwable继承”）。其中，Error代表编译期和系统错误，我们一般不必特意捕获它们（除在特殊情况以外）。Exception是可以从任何标准Java库的类方法中“掷”出的基本类型。此外，它们亦可从我们自己的方法以及运行期偶发事件中“掷”出。

9.3.1 RuntimeException的特殊情况

这个类别里含有一系列违例类型。它们全部由Java自动生成，毋需我们亲自动手把它们包含到自己的违例规范里。最方便的是，通过将它们置入单独一个名为RuntimeException的基础类下面，它们全部组合到一起。此外，我们没必要专门写一个违例规范，指出一个方法可能会“掷”出一个RuntimeException，因为已经假定可能出现那种情况。由于它们用于指出编程中的错误，所以几乎永远不必专门捕获一个“运行期违例”——RuntimeException——它在默认情况下会自动得到处理。若必须检查RuntimeException，我们的代码就会变得相当繁复。在我们自己的包里，可选择“掷”出一部分RuntimeException。

9.4 创建自己的违例

并不一定非要使用Java违例。这一点必须掌握，因为经常都需要创建自己的违例，以便指出自己的库可能生成的一个特殊错误——但创建Java分级结构的时候，这个错误是无法预知的。为创建自己的违例类，必须从一个现有的违例类型继承——最好在含义上与新违例近似。继承一个违例相当简单：

违例不过是另一种形式的对象

9.5 违例的限制

覆盖一个方法时，只能产生已在方法的基础类版本中定义的违例。这是一个重要的限制，因为它意味着与基础类协同工作的代码也会自动应用于从基础类衍生的任何对象（当然，这属于基本的OOP概念），其中包括违例。

对违例的限制并不适用于构建器。

一个构建器能够“掷”出它希望的任何东西，无论基础类构建器“掷”出什么。然而，由于必须坚持按某种方式调用基础类构建器（在这里，会自动调用默认构建器），所以衍生类构建器必须在自己的违例规范中声明所有基础类构建器违例。

通过强迫衍生类方法遵守基础类方法的违例规范，对象的替换可保持连贯性。

覆盖过的基础类方法向我们显示出一个方法的衍生类版本可以不产生任何违例——即便基础类版本要产生违例。

编译器就会强迫我们只捕获特定于那个类的违例。但假如我们上溯造型到基础类型，编译器就会强迫我们捕获针对基础类的违例。通过所有这些限制，违例控制代码的“健壮”程度获得了大幅度改善（注释③）。

总结：

    1、实现抽象方法 throws 异常应与抽象方法 throws 异常一致,来声明它是实现抽象方法的。（接口的实现方法不能因为 throws 异常 而与重载的方法混淆。）

9.6 用finally清除

finally从句

无论异常是否被捕获，finally的代码一定会被执行。
finally里适合存放释放资源、后续处理的代码
try代码块并没有得到执行，所以finally中的代码块也不会得到相应的执行。只有在try代码块得到执行的情况下，finally代码块才会得到执行。

9.6.1 用finally做什么

在没有“垃圾收集”以及“自动调用破坏器”机制的一种语言中（注释⑤），finally显得特别重要，因为程序员可用它担保内存的正确释放——无论在try块内部发生了什么状况。但Java提供了垃圾收集机制，所以内存的释放几乎绝对不会成为问题。另外，它也没有构建器可供调用。既然如此，Java里何时才会用到finally呢？

除将内存设回原始状态以外，若要设置另一些东西，finally就是必需的。例如，我们有时需要打开一个文件或者建立一个网络连接，或者在屏幕上画一些东西，甚至设置外部世界的一个开关，等等。

9.7 构建器

没明白它说啥，但是感觉不是很重要，不建议构建器写复杂内容。

9.8 违例匹配

“掷”出一个违例后，违例控制系统会按当初编写的顺序搜索“最接近”的控制器。一旦找到相符的控制器，就认为违例已得到控制，不再进行更多的搜索工作。

在违例和它的控制器之间，并不需要非常精确的匹配。一个衍生类对象可与基础类的一个控制器相配

9.8.1 违例准则

用违例做下面这些事情：

(1) 解决问题并再次调用造成违例的方法。
(2) 平息事态的发展，并在不重新尝试方法的前提下继续。
(3) 计算另一些结果，而不是希望方法产生的结果。
(4) 在当前环境中尽可能解决问题，以及将相同的违例重新“掷”出一个更高级的环境。
(5) 在当前环境中尽可能解决问题，以及将不同的违例重新“掷”出一个更高级的环境。
(6) 中止程序执行。
(7) 简化编码。若违例方案使事情变得更加复杂，那就会令人非常烦恼，不如不用。
(8) 使自己的库和程序变得更加安全。这既是一种“短期投资”（便于调试），也是一种“长期投资”（改善应用程序的健壮性）

9.9 总结

在Java里，违例控制的目的是使用尽可能精简的代码创建大型、可靠的应用程序，同时排除程序里那些不能控制的错误。

Thinking in Java 第9章 违例差错控制

第9章 违例差错控制