9.1 基本异常

Java的基本原理就是“形式错误的代码不会运行”。

与C++类似，捕获错误最理想的是在编译期间，最好在试图运行程序以前。然而，并非所有错误都能在编译期间侦测到。有些问题必须在运行期间解决，让错误的缔结者通过一些手续向接收者传递一些适当的信息，使其知道该如何正确地处理遇到的问题。

在C++和其他早期语言中，可通过几种手续来达到这个目的。而且它们通常是作为一种规定建立起来的，而非作为程序设计语言的一部分。典型地，我们需要返回一个值或设置一个标志（位），接收者会检查这些值或标志，判断具体发生了什么事情。然而，随着时间的流逝，终于发现这种做法会助长那些使用一个库的程序员的麻痹情绪。他们往往会这样想：“是的，错误可能会在其他人的代码中出现，但不会在我的代码中”。这样的后果便是他们一般不检查是否出现了错误（有时出错条件确实显得太愚蠢，不值得检验；注释①）。另一方面，若每次调用一个方法时都进行全面、细致的错误检查，那么代码的可读性也可能大幅度降低。由于程序员可能仍然在用这些语言维护自己的系统，所以他们应该对此有着深刻的体会：若按这种方式控制错误，那么在创建大型、健壮、易于维护的程序时，肯定会遇到不小的阻挠。

①：C程序员研究一下printf()的返回值便知端详。

解决的方法是在错误控制中排除所有偶然性，强制格式的正确。这种方法实际已有很长的历史，因为早在60年代便在操作系统里采用了“异常控制”手段；甚至可以追溯到BASIC语言的on error goto语句。但C的异常控制建立在Ada的基础上，而Java又主要建立在C的基础上（尽管它看起来更象Object Pascal）。

“异常”（Exception）这个词表达的是一种“例外”情况，亦即正常情况之外的一种“异常”。在问题发生的时候，我们可能不知具体该如何解决，但肯定知道已不能不顾一切地继续下去。此时，必须坚决地停下来，并由某人、某地指出发生了什么事情，以及该采取何种对策。但为了真正解决问题，当地可能并没有足够多的信息。因此，我们需要将其移交给更级的负责人，令其作出正确的决定（类似一个命令链）。

异常机制的另一项好处就是能够简化错误控制代码。我们再也不用检查一个特定的错误，然后在程序的多处地方对其进行控制。此外，也不需要在方法调用的时候检查错误（因为保证有人能捕获这里的错误）。我们只需要在一个地方处理问题：“异常控制模块”或者“异常控制器”。这样可有效减少代码量，并将那些用于描述具体操作的代码与专门纠正错误的代码分隔开。一般情况下，用于读取、写入以及调试的代码会变得更富有条理。

由于异常控制是由Java编译器强行实施的，所以毋需深入学习异常控制，便可正确使用本书编写的大量例子。本章向大家介绍了用于正确控制异常所需的代码，以及在某个方法遇到麻烦的时候，该如何生成自己的异常。

“异常条件”表示在出现什么问题的时候应中止方法或作用域的继续。为了将异常条件与普通问题区分开，异常条件是非常重要的一个因素。在普通问题的情况下，我们在当地已拥有足够的信息，可在某种程度上解决碰到的问题。而在异常条件的情况下，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。这便是出现异常时出现的情况。

一个简单的例子是“除法”。如可能被零除，就有必要进行检查，确保程序不会冒进，并在那种情况下执行除法。但具体通过什么知道分母是零呢？在那个特定的方法里，在我们试图解决的那个问题的环境中，我们或许知道该如何对待一个零分母。但假如它是一个没有预料到的值，就不能对其进行处理，所以必须产生一个异常，而非不顾一切地继续执行下去。

产生一个异常时，会发生几件事情。首先，按照与创建Java对象一样的方法创建异常对象：在内存“堆”里，使用new来创建。随后，停止当前执行路径（记住不可沿这条路径继续下去），然后从当前的环境中释放出异常对象的句柄。此时，异常控制机制会接管一切，并开始查找一个恰当的地方，用于继续程序的执行。这个恰当的地方便是“异常控制器”，它的职责是从问题中恢复，使程序要么尝试另一条执行路径，要么简单地继续。

作为产生异常的一个简单示例，大家可思考一个名为t的对象句柄。有些时候，程序可能传递一个尚未初始化的句柄。所以在用那个对象句柄调用一个方法之前，最好进行一番检查。可将与错误有关的信息发送到一个更大的场景中，方法是创建一个特殊的对象，用它代表我们的信息，并将其“掷”（Throw）出我们当前的场景之外。这就叫作“产生一个异常”或者“掷出一个异常”。下面是它的大概形式：

if(t == null)
throw new NullPointerException();

这样便“掷”出了一个异常。在当前场景中，它使我们能放弃进一步解决该问题的企图。该问题会被转移到其他更恰当的地方解决。准确地说，那个地方不久就会显露出来。

和Java的其他任何对象一样，需要用new在内存堆里创建异常，并需调用一个构建器。在所有标准异常中，存在着两个构建器：第一个是默认构建器，第二个则需使用一个字串自变量，使我们能在异常里置入相关信息：

if(t == null)
throw new NullPointerException("t = null");

稍后，字串可用各种方法提取出来，就象稍后会展示的那样。

在这儿，关键字throw会象变戏法一样做出一系列不可思议的事情。它首先执行new表达式，创建一个不在程序常规执行范围之内的对象。而且理所当然，会为那个对象调用构建器。随后，对象实际会从方法中返回——尽管对象的类型通常并不是方法设计为返回的类型。为深入理解异常控制，可将其想象成另一种返回机制——但是不要在这个问题上深究，否则会遇到麻烦。通过“掷”出一个异常，亦可从原来的作用域中退出。但是会先返回一个值，再退出方法或作用域。

但是，与普通方法返回的相似性到此便全部结束了，因为我们返回的地方与从普通方法调用中返回的地方是迥然有异的（我们结束于一个恰当的异常控制器，它距离异常“掷”出的地方可能相当遥远——在调用堆栈中要低上许多级）。

此外，我们可根据需要掷出任何类型的“可掷”对象。典型情况下，我们要为每种不同类型的错误“掷”出一类不同的异常。我们的思路是在异常对象以及挑选的异常对象类型中保存信息，所以在更大场景中的某个人可知道如何对待我们的异常（通常，唯一的信息是异常对象的类型，而异常对象中保存的没什么意义）。