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Java中的自定义异常怎么实现

Java中的异常Java中默认的异常信息有哪些呢?Java程序中捕获异常之后会将异常进行输出,不知道细心的同学有没有注意到一点,输出的异常是什么东西呢?下面来看一个常见的ArithmeticException异常:java.lang.ArithmeticException:/byzeroatgreenhouse.ExceptionTest.testException(ExceptionTest.java:16)atsun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(N

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    Java中的异常

    Java中默认的异常信息有哪些呢?Java程序中捕获异常之后会将异常进行输出,不知道细心的同学有没有注意到一点,输出的异常是什么东西呢?下面来看一个常见的ArithmeticException异常:

    java.lang.ArithmeticException: / by zero
        at greenhouse.ExceptionTest.testException(ExceptionTest.java:16)
        at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
        at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:39)
        at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:25)
        at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:597)
        at org.junit.runners.model.FrameworkMethod$1.runReflectiveCall(FrameworkMethod.java:44)
        at org.junit.internal.runners.model.ReflectiveCallable.run(ReflectiveCallable.java:15)
        at org.junit.runners.model.FrameworkMethod.invokeExplosively(FrameworkMethod.java:41)
        at org.junit.internal.runners.statements.InvokeMethod.evaluate(InvokeMethod.java:20)
        at org.junit.runners.BlockJUnit4ClassRunner.runChild(BlockJUnit4ClassRunner.java:76)
        at org.junit.runners.BlockJUnit4ClassRunner.runChild(BlockJUnit4ClassRunner.java:50)
        at org.junit.runners.ParentRunner$3.run(ParentRunner.java:193)
        at org.junit.runners.ParentRunner$1.schedule(ParentRunner.java:52)
        at org.junit.runners.ParentRunner.runChildren(ParentRunner.java:191)
        at org.junit.runners.ParentRunner.access$000(ParentRunner.java:42)
        at org.junit.runners.ParentRunner$2.evaluate(ParentRunner.java:184)
        at org.junit.runners.ParentRunner.run(ParentRunner.java:236)
        at org.junit.runner.JUnitCore.run(JUnitCore.java:157)
        at com.intellij.junit4.JUnit4IdeaTestRunner.startRunnerWithArgs(JUnit4IdeaTestRunner.java:68)
        at com.intellij.rt.execution.junit.IdeaTestRunner$Repeater.startRunnerWithArgs(IdeaTestRunner.java:47)
        at com.intellij.rt.execution.junit.JUnitStarter.prepareStreamsAndStart(JUnitStarter.java:242)
        at com.intellij.rt.execution.junit.JUnitStarter.main(JUnitStarter.java:70)

    再看看一个Java程序员耳熟能详的NullPointerException空指针异常:

    java.lang.NullPointerException
        at greenhouse.ExceptionTest.testException(ExceptionTest.java:16)
        at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
        at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:39)
        at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:25)
        at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:597)
        at org.junit.runners.model.FrameworkMethod$1.runReflectiveCall(FrameworkMethod.java:44)
        at org.junit.internal.runners.model.ReflectiveCallable.run(ReflectiveCallable.java:15)
        at org.junit.runners.model.FrameworkMethod.invokeExplosively(FrameworkMethod.java:41)
        at org.junit.internal.runners.statements.InvokeMethod.evaluate(InvokeMethod.java:20)
        at org.junit.runners.BlockJUnit4ClassRunner.runChild(BlockJUnit4ClassRunner.java:76)
        at org.junit.runners.BlockJUnit4ClassRunner.runChild(BlockJUnit4ClassRunner.java:50)
        at org.junit.runners.ParentRunner$3.run(ParentRunner.java:193)
        at org.junit.runners.ParentRunner$1.schedule(ParentRunner.java:52)
        at org.junit.runners.ParentRunner.runChildren(ParentRunner.java:191)
        at org.junit.runners.ParentRunner.access$000(ParentRunner.java:42)
        at org.junit.runners.ParentRunner$2.evaluate(ParentRunner.java:184)
        at org.junit.runners.ParentRunner.run(ParentRunner.java:236)
        at org.junit.runner.JUnitCore.run(JUnitCore.java:157)
        at com.intellij.junit4.JUnit4IdeaTestRunner.startRunnerWithArgs(JUnit4IdeaTestRunner.java:68)
        at com.intellij.rt.execution.junit.IdeaTestRunner$Repeater.startRunnerWithArgs(IdeaTestRunner.java:47)
        at com.intellij.rt.execution.junit.JUnitStarter.prepareStreamsAndStart(JUnitStarter.java:242)
        at com.intellij.rt.execution.junit.JUnitStarter.main(JUnitStarter.java:70)

    大家有没有发现一个特点,就是异常的输出中能够精确的输出异常出现的地点,精确到每一行代码,还有后面一大堆的执行过程类调用,也都打印出来了,这些信息从哪儿来呢?

    这些信息是从栈中获取的,在打印异常日志的时候,会从JVM 栈中去获取这些调用信息。能够精确的定位异常出现的异常当然是好,但是我们有时候考虑到程序的性能,以及一些需求时,我们有时候并不需要完全的打印这些信息,并且去方法调用栈中获取相应的信息,是有性能消耗的,对于一些性能要求高的程序,我们完全可以在异常处理方面为程序性能做一个性能提升。

    自定义Java异常类

    所以如何避免输出这些堆栈信息呢? 那么自定义异常就可以解决这个问题:

    首先,自定义异常需要继承RuntimeException,然后,再通过是重写fillInStackTrace,toString 方法,例如下面我定义一个AppException异常:

    package com.green.monitor.common.exception;
    
    import java.text.MessageFormat;
    /**
     * 自定义异常类
     */
    public class AppException extends RuntimeException {
    
    	private boolean isSuccess = false;
    	private String key;
    	private String info;
    
    	public AppException(String key) {
    		super(key);
    		this.key = key;
    		this.info = key;
    	}
    
    	public AppException(String key, String message) {
    		super(MessageFormat.format("{0}[{1}]", key, message));
    		this.key = key;
    		this.info = message;
    	}
    
    	public AppException(String message, String key, String info) {
    		super(message);
    		this.key = key;
    		this.info = info;
    	}
    
    	public boolean isSuccess() {
    		return isSuccess;
    	}
    
    	public String getKey() {
    		return key;
    	}
    
    	public void setKey(String key) {
    		this.key = key;
    	}
    
    	public String getInfo() {
    		return info;
    	}
    
    	public void setInfo(String info) {
    		this.info = info;
    	}
    
    	@Override
    	public Throwable fillInStackTrace() {
    		return this;
    	}
    
    	@Override
    	public String toString() {
    		return MessageFormat.format("{0}[{1}]",this.key,this.info);
    	}
    }

    Java异常源码

    那么为什么要重写fillInStackTrace,和 toString 方法呢? 我们首先来看源码是怎么一回事。

    public class RuntimeException extends Exception {
        static final long serialVersionUID = -7034897190745766939L;
    
        /** Constructs a new runtime exception with null as its
         * detail message.  The cause is not initialized, and may subsequently be
         * initialized by a call to {@link #initCause}.
         */
        public RuntimeException() {
    	      super();
        }
    
        /** Constructs a new runtime exception with the specified detail message.
         * The cause is not initialized, and may subsequently be initialized by a
         * call to {@link #initCause}.
         *
         * @param   message   the detail message. The detail message is saved for 
         *          later retrieval by the {@link #getMessage()} method.
         */
        public RuntimeException(String message) {
            super(message);
        }
    
        /**
         * Constructs a new runtime exception with the specified detail message and
         * cause.  

    Note that the detail message associated with      * cause is not automatically incorporated in      * this runtime exception's detail message.      *      * @param  message the detail message (which is saved for later retrieval      *         by the {@link #getMessage()} method).      * @param  cause the cause (which is saved for later retrieval by the      *         {@link #getCause()} method).  (A null value is      *         permitted, and indicates that the cause is nonexistent or      *         unknown.)      * @since  1.4      */     public RuntimeException(String message, Throwable cause) {         super(message, cause);     }     /** Constructs a new runtime exception with the specified cause and a      * detail message of (cause==null ? null : cause.toString())      * (which typically contains the class and detail message of      * cause).  This constructor is useful for runtime exceptions      * that are little more than wrappers for other throwables.      *      * @param  cause the cause (which is saved for later retrieval by the      *         {@link #getCause()} method).  (A null value is      *         permitted, and indicates that the cause is nonexistent or      *         unknown.)      * @since  1.4      */     public RuntimeException(Throwable cause) {         super(cause);     } }

    RuntimeException是继承Exception,但是它里面只是调用了父类的方法,本身是没有做什么其余的操作。那么继续看Exception里面是怎么回事。

    public class Exception extends Throwable {
        static final long serialVersionUID = -3387516993124229948L;
    
        /**
         * Constructs a new exception with null as its detail message.
         * The cause is not initialized, and may subsequently be initialized by a
         * call to {@link #initCause}.
         */
        public Exception() {
    	    super();
        }
    
        /**
         * Constructs a new exception with the specified detail message.  The
         * cause is not initialized, and may subsequently be initialized by
         * a call to {@link #initCause}.
         *
         * @param   message   the detail message. The detail message is saved for 
         *          later retrieval by the {@link #getMessage()} method.
         */
        public Exception(String message) {
    	    super(message);
        }
    
        /**
         * Constructs a new exception with the specified detail message and
         * cause.  

    Note that the detail message associated with      * cause is not automatically incorporated in      * this exception's detail message.      *      * @param  message the detail message (which is saved for later retrieval      *         by the {@link #getMessage()} method).      * @param  cause the cause (which is saved for later retrieval by the      *         {@link #getCause()} method).  (A null value is      *         permitted, and indicates that the cause is nonexistent or      *         unknown.)      * @since  1.4      */     public Exception(String message, Throwable cause) {         super(message, cause);     }     /**      * Constructs a new exception with the specified cause and a detail      * message of (cause==null ? null : cause.toString()) (which      * typically contains the class and detail message of cause).      * This constructor is useful for exceptions that are little more than      * wrappers for other throwables (for example, {@link      * java.security.PrivilegedActionException}).      *      * @param  cause the cause (which is saved for later retrieval by the      *         {@link #getCause()} method).  (A null value is      *         permitted, and indicates that the cause is nonexistent or      *         unknown.)      * @since  1.4      */     public Exception(Throwable cause) {         super(cause);     } }

    从源码中可以看到,Exception里面也是直接调用了父类的方法,和RuntimeException一样,自己其实并没有做什么。那么直接来看Throwable里面是怎么一回事:

    public class Throwable implements Serializable {
      public Throwable(String message) {
            fillInStackTrace();
            detailMessage = message;
        }
        
         /**
         * Fills in the execution stack trace. This method records within this
         * Throwable object information about the current state of
         * the stack frames for the current thread.
         *
         * @return  a reference to this Throwable instance.
         * @see     java.lang.Throwable#printStackTrace()
         */
        public synchronized native Throwable fillInStackTrace();
        
           /**
         * Provides programmatic access to the stack trace information printed by
         * {@link #printStackTrace()}.  Returns an array of stack trace elements,
         * each representing one stack frame.  The zeroth element of the array
         * (assuming the array's length is non-zero) represents the top of the
         * stack, which is the last method invocation in the sequence.  Typically,
         * this is the point at which this throwable was created and thrown.
         * The last element of the array (assuming the array's length is non-zero)
         * represents the bottom of the stack, which is the first method invocation
         * in the sequence.
         *
         * 

    Some virtual machines may, under some circumstances, omit one      * or more stack frames from the stack trace.  In the extreme case,      * a virtual machine that has no stack trace information concerning      * this throwable is permitted to return a zero-length array from this      * method.  Generally speaking, the array returned by this method will      * contain one element for every frame that would be printed by      * printStackTrace.      *      * @return an array of stack trace elements representing the stack trace      *         pertaining to this throwable.      * @since  1.4      */     public StackTraceElement[] getStackTrace() {         return (StackTraceElement[]) getOurStackTrace().clone();     }     private synchronized StackTraceElement[] getOurStackTrace() {         // Initialize stack trace if this is the first call to this method         if (stackTrace == null) {             int depth = getStackTraceDepth();             stackTrace = new StackTraceElement[depth];             for (int i=0; i < depth; i++)                 stackTrace[i] = getStackTraceElement(i);         }         return stackTrace;     }          /**      * Returns the number of elements in the stack trace (or 0 if the stack      * trace is unavailable).      *      * package-protection for use by SharedSecrets.      */     native int getStackTraceDepth();     /**      * Returns the specified element of the stack trace.      *      * package-protection for use by SharedSecrets.      *      * @param index index of the element to return.      * @throws IndexOutOfBoundsException if index < 0 ||      *         index >= getStackTraceDepth()       */     native StackTraceElement getStackTraceElement(int index);          /**      * Returns a short description of this throwable.      * The result is the concatenation of:      * 

           * 
    •  the {@linkplain Class#getName() name} of the class of this object      * 
    •  ": " (a colon and a space)      * 
    •  the result of invoking this object's {@link #getLocalizedMessage}      *      method      * 
         * If getLocalizedMessage returns null, then just      * the class name is returned.      *      * @return a string representation of this throwable.      */     public String toString() {         String s = getClass().getName();         String message = getLocalizedMessage();         return (message != null) ? (s + ": " + message) : s;     }

    从源码中可以看到,到Throwable就几乎到头了,在fillInStackTrace() 方法是一个native方法,这方法也就是会调用底层的C语言,返回一个Throwable对象,toString 方法,返回的是throwable的简短描述信息,并且在getStackTrace 方法和 getOurStackTrace 中调用的都是native方法getStackTraceElement,而这个方法是返回指定的栈元素信息,所以这个过程肯定是消耗性能的,那么我们自定义异常中的重写toString方法和fillInStackTrace方法就可以不从栈中去获取异常信息,直接输出,这样对系统和程序来说,相对就没有那么"重",是一个优化性能的非常好的办法。

    按照上面我们举例的自定义AppException异常,如果出现异常了,这个AppException异常输出是什么样的信息呢?请看下面吧:

    @Test
        public void testException(){
            try {
                String str =null;
                System.out.println(str.charAt(0));
            }catch (Exception e){
                throw new AppException("000001","空指针异常");
            }
        }

    执行上面单元测试,在异常异常的时候,系统将会打印我们自定义的异常信息:

    000001[空指针异常]

    Process finished with exit code -1

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