JAVA零基础小白学习免费教程day12-异常&Log4J

张哥编程

发布于 2024-12-13 14:53:11

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day12_JAVAOOP

课程目标

1. 【理解】什么是异常
2. 【理解】异常的体系结构
3. 【掌握】处理异常的方式
4. 【理解】自定义异常
5. 【理解】Log4J的作用

异常概述

什么是异常

异常，就是不正常的意思。在生活中:医生说,你的身体某个部位有异常,该部位和正常相比有点不同,该部位的功能将受影响.在程序中的意思就是：

异常：指的是程序在执行过程中，出现的非正常的情况，最终会导致JVM的非正常停止。

在Java等面向对象的编程语言中，异常本身是一个类，产生异常就是创建异常对象并抛出了一个异常对象。Java处理异常的方式是中断处理。

异常指的并不是语法错误,语法错了,编译不通过,不会产生字节码文件,根本不能运行.

异常的体系

异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题，异常的根类是java.lang.Throwable，其下有两个子类：java.lang.Error与java.lang.Exception，平常所说的异常指java.lang.Exception。

Throwable体系

Error:严重错误Error，无法通过处理的错误，只能事先避免，好比绝症。
Exception:表示异常，异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正，使程序继续运行，是必须要处理的。好比感冒、阑尾炎。

异常的分类

我们平常说的异常就是指Exception，因为这类异常一旦出现，我们就要对代码进行更正，修复程序。

异常(Exception)的分类:【编译时期】和【运行时期】异常?

编译时期异常:checked异常。在编译时期,就会检查,如果没有处理异常,则编译失败。(如日期格式化异常)
运行时期异常:runtime异常。在运行时期,检查异常.在编译时期,运行异常不会编译器检测(不报错)。(如数学异常)

异常的处理

JVM默认处理异常的方式

如果程序出现了问题，我们没有做任何处理，最终JVM 会做默认的处理，

处理方式有如下两个步骤：

把异常的名称，错误原因及异常出现的位置等信息输出在了控制台
程序停止执行

代码演示

public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 34, 12, 67 };
        int num = ArrayTools.getElement(arr, 4)
        System.out.println("num=" + num);
        System.out.println("over");
    }
}
public class ArrayTools {
    // 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
    public static int getElement(int[] arr, int index) {
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

JVM处理异常过程分析

try-catch方式处理异常

定义格式

try {
	可能出现异常的代码;
} catch(异常类名 变量名) {
	异常的处理代码;
}

执行流程

程序从 try 里面的代码开始执行
出现异常，就会跳转到对应的 catch 里面去执行
执行完毕之后，程序还可以继续往下执行

代码示例

public class ExceptionDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 0;
		//try存放的是可能出现问题的代码，如果有问题就进行catch，如果没有问题try和catch就不关心
        try {
            System.out.println("00000");
            //try中里放的代码越少越好
            System.out.println(a / b);
            //这里不会执行
            System.out.println("11111111111111111");
            //异常类尽量准确
        }catch (Exception e){
            System.out.println("你不会数学，我来教你！！");
        }
		//处理完之后不影响后台代码执行
        System.out.println("222222222222222");
    }
}

throws和 throw 处理异常

什么是声明异常（throws）

throws方式处理异常又被称之为声明异常，将问题标识出来，报告给调用者。如果方法内通过throw抛出了编译时异常，而没有捕获处理（稍后讲解该方式），那么必须通过throws进行声明，让调用者去处理。

关键字throws运用于方法声明之上,用于表示当前方法不处理异常,而是提醒该方法的调用者来处理异常(抛出异常).

声明异常格式

修饰符 返回值类型 方法名() throws 异常类名 {    
}

什么是throw

在编写程序时，我们必须要考虑程序出现问题的情况。比如，在定义方法时，方法需要接受参数。那么，当调用方法使用接受到的参数时，首先需要先对参数数据进行合法的判断，数据若不合法，就应该告诉调用者，传递合法的数据进来。这时需要使用抛出异常的方式来告诉调用者。

在java中，提供了一个throw关键字，它用来抛出一个指定的异常对象。那么，抛出一个异常具体如何操作呢？

创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写。
需要将这个异常对象告知给调用者。怎么告知呢？怎么将这个异常对象传递到调用者处呢？通过关键字throw就可以完成。throw 异常对象。 throw用在方法内，用来抛出一个异常对象，将这个异常对象传递到调用者处，并结束当前方法的执行。

修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) [throws 异常的类型] {
    if (判断条件) {
        throw new 异常对象("异常的原因");	
    }
}

代码演示

public class ThrowsDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        read("a.txt");
    }
    // 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件 
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

throws用于进行异常类的声明，若该方法可能有多种异常情况产生，那么在throws后面可以写多个异常类，用逗号隔开。

public class ThrowsDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        read("a.txt");
    }
    public static void read(String path)throws FileNotFoundException, IOException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件 
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
        if (!path.equals("b.txt")) {
            throw new IOException();
        }
    }
}

Exception大的异常

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        read("a.txt");
    }
    public static void read(String path)throws Exception {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件 
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
        if (!path.equals("b.txt")) {
            throw new IOException();
        }
    }
}

throw 与 throws的区别

1.throw代表动作,表示抛出一个异常的动作; throws代表一种状态,代表方法可能有异常抛出
2.throw用在方法实现中,而throws用在方法声明中
3.throw只能用于抛出一种异常,而throws可以抛出多个异常

Throwable类中常见方法

方法名	说明
String getMessage()	获取的异常的原因
String toString()	获取的是异常的类型和原因
void printStackTrace()	获取的是异常的类型原因和位置

public class ExceptionDemo5 {
    public static void main(String[] args) {
        show();
    }
    public static void show(){
        int a = 1;
        int b = 0;
        int c =0;
        try {
            //会执行
            System.out.println("我是江一燕11");
            //注意事项：1、try的作用范围   2、在try中尽量少放代码
            c = a/b;
            //不会执行，以上的代码出错了
            System.out.println("我是江一燕22");
        } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();                   //错误信息输出最完整方法，常用
            // System.out.println( e.getMessage() );// by zero
            // System.out.println(e.toString());    //java.lang.ArithmeticException: / by zero
        }
        System.out.println(c);
        System.out.println("我是dj ,dj");
    }
}

finally 代码块

什么 finally

有一些特定的代码无论异常是否发生，都需要执行。另外，因为异常会引发程序跳转，导致有些语句执行不到。而finally就是解决这个问题的，在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。

什么时候的代码必须最终执行？

当我们在try语句块中打开了一些物理资源(磁盘文件/网络连接/数据库连接等),我们都得在使用完之后,最终关闭打开的资源。

具体代码要等到讲IO流的时候，会写IO流处理异常标准格式

finally格式

try {
	可能出现异常的代码;
    	。。。
} catch(异常类名 变量名) {
	异常的处理代码;
} finally{
    释放资源
}

注意

finally不能单独使用。必须配合着try…catch使用

代码示例

public static void main(String[] args) {
    try {
        int[] arr = {1,2,3};
        System.out.println(arr[3]);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        System.out.println("finally代码块执行了.....");
    }
}

注意

当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法,此时finally才不会执行,否则finally永远会执行。

异常的注意事项

多个异常使用捕获又该如何处理呢？

多个异常分别处理。
多个异常一次捕获，多次处理。
多个异常一次捕获一次处理。

一般我们是使用一次捕获多次处理方式，格式如下：

try{
     编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型A  e){  // 当try中出现A类型异常,就用该catch来捕获.
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}catch(异常类型B  e){  // 当try中出现B类型异常,就用该catch来捕获.
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}

注意:这种异常处理方式，要求多个catch中的异常不能相同，并且若catch中的多个异常之间有子父类异常的关系，那么子类异常要求在上面的catch处理，父类异常在下面的catch处理。

运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况.
如果父类抛出了多个异常,子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。
父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出

/**
 * 注意事项：
 *  1:能明确的尽量明确，不要用大的来处理。
 *  2:平级关系的异常谁前谁后无所谓，如果出现了子父关系，父必须在后面。
 */
public class Demo {
    public static void main(String[] args){
        int a = 10;
        int b = 0;
        int[] arr = {1,2,3};
        try {
            // System.out.println(a/b);
            System.out.println(arr[3]);
        } catch (ArithmeticException ae) {
            ae.printStackTrace();
            System.out.println("我是算术异常");
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException ae) {
            ae.printStackTrace();
            System.out.println("我是数组异常");
        } catch (Exception e ){
            e.printStackTrace();
            System.out.println("我是异常");
        }
    }    
     public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 0;
        int[] arr = {1,2,3};
        try {
            System.out.println(a/b);
            System.out.println(arr[9]);
            //。。。。异常
        } catch (ArithmeticException | ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            e.printStackTrace();
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

如果在finally之前有return

/*
 * 面试题：
 * 2:如果catch里面有return语句，请问finally里面的代码还会执行吗?
 *   如果会，请问是在return前，还是return后。
 *        会。前。
 */
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(getInt());
    }
    public static int getInt() {
        int a = 10;
        try {
            System.out.println(a / 0);
            a = 20;
        } catch (ArithmeticException e) {
            a = 30;
            return a;
            /*
             * return a在程序执行到这一步的时候，这里不是return a而是return 30;这个返回路径就形成了。
             * 但是呢，它发现后面还有finally，所以继续执行finally的内容，a=40
             * 再次回到以前的返回路径，继续走return 30;
             */
        } finally {
         	System.out.println("我是finally");
        }
        return a;
    }

自定义异常

为什么要自定义异常

我们说了Java中不同的异常类,分别表示着某一种具体的异常情况,那么在开发中总是有些异常情况是SUN没有定义好的,此时我们根据自己业务的异常情况来定义异常类。例如年龄负数问题,考试成绩负数问题等等。

在上述代码中，发现这些异常都是JDK内部定义好的，但是实际开发中也会出现很多异常,这些异常很可能在JDK中没有定义过,例如年龄负数问题,考试成绩负数问题.那么能不能自己定义异常呢？

什么是自定义异常类

一个类继承了java.lang.Exception或java.lang.RuntimeException类，那么这个类就是一个异常类

自定义异常类格式

public class 异常类 extends Exception | RuntimeException {
    public 异常类() {
    }
    public 异常类(String message) {
        super(message);
    }
}

自定义异常代码实现

需求

自定义一个业务逻辑异常: RegisterException类，模拟注册操作，如果用户名已存在，则抛出异常并提示：亲，该用户名已经被注册。

异常类RegisterException定义

// 业务逻辑异常
public class RegisterException extends Exception {
    /**     空参构造     */
    public RegisterException() {
    }
    /**     
     * @param message 表示异常提示     */
    public RegisterException(String message) {
        super(message);
    }
}

业务逻辑代码实现

public class Demo {
    // 模拟数据库中已存在账号
    private static String[] names = {"bill","hill","jill"};
    public static void main(String[] args) {
        //调用方法
        try{
            for(int x = 0; x <names.length; x++){
                if(names[x].equals("bill")){//如果名字在这里面 就抛出登陆异常
                    throw new RegisterException("亲"+names[x]+"已经被注册了！");
                }
            }
        }catch(RegisterException e){
            //处理异常
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Log4J

日志

什么是日志

日志用来记录用户操作、系统运行状态等，是一个系统的重要组成部分。对于一些简单的小程序，可能并不需要在如何记录日志的问题上花费太多精力。但是对于作为基础平台为很多产品提供服务的后端程序，就必须要考虑如何依靠良好的日志来保证系统可靠的运行了。

好的日志可以帮助系统的开发和运维人员：

了解线上系统的运行状态
快速准确定位线上问题
发现系统瓶颈
预警系统潜在风险
挖掘产品最大价值

不好的日志导致：

对系统的运行状态一知半解，甚至一无所知
系统出现问题无法定位，或者需要花费巨大的时间和精力
无法发现系统瓶颈，不知优化从何做起
无法基于日志对系统运行过程中的错误和潜在风险进行监控和报警
对挖掘用户行为和提升产品价值毫无帮助

日志分类

日志从功能来说，可分为诊断日志、统计日志、审计日志。

诊断日志，典型的有

请求入口和出口
外部服务调用和返回
资源消耗操作: 如读写文件等
容错行为：如云硬盘的副本修复操作
程序异常：如数据库无法连接
后台操作：定期执行删除的线程
启动、关闭、配置加载

统计日志

用户访问统计：用户IP、上传下载的数据量，请求耗时等
计费日志（如记录用户使用的网络资源或磁盘占用，格式较为严格，便于统计）

审计日志

管理操作

对于简单的系统，可以将所有的日志输出到同一个日志文件中，并通过不同的关键字进行区分。而对于复杂的系统，将不同需求的日志输出到不同的日志文件中是必要的，通过对不同类型的文件采用不同的日志格式（例如对于计费日志可以直接输出为Json格式），可以方便接入其他的子系统。

日志级别

Log4j定义了8个级别的log（除去OFF和ALL，可以说分为6个级别），优先级从高到低依次为：OFF、FATAL、ERROR、WARN、INFO、DEBUG、TRACE、 ALL。

ALL

最低等级的，用于打开所有日志记录。

TRACE

designates finer-grained informational events than the DEBUG.Since:1.2.12,很低的日志级别，一般不会使用。

DEBUG

DEUBG 级别的主要输出调试性质的内容，该级别日志主要用于在开发、测试阶段输出。该级别的日志应尽可能地详尽，便于在开发、测试阶段出现问题或者异常时，对其进行分析。

INFO

INFO日志主要记录系统关键信息，旨在保留系统正常工作期间关键运行指标，开发人员可以将初始化系统配置、业务状态变化信息，或者用户业务流程中的核心处理记录到INFO日志中，方便日常运维工作以及错误回溯时上下文场景复现。建议在项目完成后，在测试环境将日志级别调成 INFO，然后通过 INFO 级别的信息看看是否能了解这个应用的运用情况，如果出现问题后是否这些日志能否提供有用的排查问题的信息。

WARN

WARN 级别的主要输出警告性质的内容，这些内容是可以预知且是有规划的，比如，某个方法入参为空或者该参数的值不满足运行该方法的条件时。在 WARN 级别的时应输出较为详尽的信息，以便于事后对日志进行分析

ERROR

ERROR 级别主要针对于一些不可预知的信息，诸如：错误、异常等，比如，在 catch 块中抓获的网络通信、数据库连接等异常，若异常对系统的整个流程影响不大，可以使用 WARN 级别日志输出。在输出 ERROR 级别的日志时，尽量多地输出方法入参数、方法执行过程中产生的对象等数据，在带有错误、异常对象的数据时，需要将该对象一并输出

FATAL

指出每个严重的错误事件将会导致应用程序的退出。这个级别比较高了。重大错误，这种级别你可以直接停止程序了。

OFF

最高等级的，用于关闭所有日志记录。

日志小结

如果将log level设置在某一个级别上，那么比此级别优先级高的log都能打印出来。例如，如果设置优先级为WARN，那么OFF、FATAL、ERROR、WARN 4个级别的log能正常输出，而INFO、DEBUG、TRACE、 ALL级别的log则会被忽略。Log4j建议只使用四个级别，优先级从高到低分别是ERROR、WARN、INFO、DEBUG。

Log4J的默认级别为：ERROR

Log4J

Log4J概述

Log4j是Apache的一个开源项目，通过使用Log4j，我们可以控制日志信息输送的目的地是控制台、文件等；我们也可以控制每一条日志的输出格式；通过定义每一条日志信息的级别，我们能够更加细致地控制日志的生成过程。最令人感兴趣的就是，这些可以通过一个配置文件来灵活地进行配置，而不需要修改应用的代码。在apache网站：jakarta.apache.org/log4j 可以免费下载到Log4j最新版本的软件包。

Log4J的基本使用

导入log4j-1.2.17.jar

导入log4j的配置文件

注意配置文件放在src,会自动加载

代码实现

public class Log4JDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取日志记录器对象
        Logger logger = Logger.getLogger(Log4JDemo.class);
        // 输出日志信息
        logger.debug("this is debug message!");
        logger.info("this is info message!");
        logger.error("this is error message!");
        logger.warn("this is warning message!");
    }
}

Log4J配置文件解析

### 把日志信息输出到控制台  ###
log4j.appender.stdout=org.apache.log4j.ConsoleAppender
#log4j.appender.stdout.Target=System.out
log4j.appender.stdout.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.stdout.layout.ConversionPattern=[%-5p]%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} %m%n

### 把日志信息输出到文件：CarSys.log ###
log4j.appender.file=org.apache.log4j.FileAppender
log4j.appender.file.File=CarSys.log
log4j.appender.file.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.file.layout.ConversionPattern=%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} %l  %m%n

### 设置优先级别、以及输出源 ###
log4j.rootLogger=debug,stdout,file

记录日志代码演示

public class Log4JDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取日志记录器对象
        Logger logger = null;
        try {
            logger = Logger.getLogger(Log4JDemo.class);
            int i = 4 / 0;
        } catch (Exception e) {
            logger.debug(e.getMessage());
        }
    }
}

.log ###
 log4j.appender.file=org.apache.log4j.FileAppender
 log4j.appender.file.File=CarSys.log
 log4j.appender.file.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
 log4j.appender.file.layout.ConversionPattern=%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} %l %m%n

设置优先级别、以及输出源

log4j.rootLogger=debug,stdout,file

### 记录日志代码演示

```java
public class Log4JDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取日志记录器对象
        Logger logger = null;
        try {
            logger = Logger.getLogger(Log4JDemo.class);
            int i = 4 / 0;
        } catch (Exception e) {
            logger.debug(e.getMessage());
        }
    }
}

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原始发表：2023-05-14，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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