例外的繼承架構

Java Gossip: 例外的繼承架構

Java的例外處理機制並不是只有將程式邏輯與例外處理分開的好處，程式設計的錯誤情況很多且難以估計，並沒有人能保證自已所設計的程式完全無誤，例外處理最重要的是為程式設計人員提供種種可能的例外情況，讓程式設計人員能夠掌握並設法排除。

Java編譯器會檢查程式語法等的相關錯誤，這些錯誤是屬於「編譯時期錯誤」，然而語法無誤並不代表程式邏輯沒有錯誤，邏輯上的錯誤會在程式執行時發生，這是屬於「執行時期錯誤」，而即使邏輯沒有錯誤，也可能因為I/O、網路或甚至記憶體不足等情況而發生錯誤。

Java所處理的例外主要可分為兩大類，一種是嚴重的錯誤，例如硬體錯誤或記憶體不足等問題，與此相關的類別是位於java.lang下的Error類別；另一種是非嚴重的錯誤，代表可以處理的狀況，與此相關的是位於java.lang下的Exception類別。

Error類別與Exception類別都繼承自Throwable類別，Throwable類別擁有幾個報告相關例外訊息的方法：

getLocalizedMessage()	目前物件的描述
getMessage()	取得物件的錯誤訊息
printStackTrace()	取得堆疊中的訊息

除了使用這些方法之外，我們也可以利用toString()取得例外物件的錯誤描述。

您所處理的例外通常都是衍生自Exception類別，其中大部份是執行時期例外（RuntimeException），例如 ArithmeticException、ArrayIndexOutOfBoundsException等等，另外還有一些非執行時期例外，例如 ClassNotFoundException（嘗試載入類別時失敗所引發，例如類別檔案不存在）、InterruptedException（執行緒非執行中而嘗試中斷所引發的例外）等等, 以下列出一些重要的繼承架構：

Throwable
　　Error（嚴重的系統錯誤）
　　　　LinkageError
　　　　ThreadDeath
　　　　VirtualMachineError
　　　　....
　　Exception
　　　　ClassNotFoundException
　　　　CloneNotSupportedException
　　　　IllegalAccessException
　　　　....
　　　　RuntimeException（執行時期例外）
　　　　　　ArithmeticException
　　　　　　ArrayStoreException
　　　　　　ClassCastException
　　　　　　....

屬於RuntimeException衍生出來的類別，是在執行時期會發生的，不需要特別使用try-catch或是在函式上使用"throws"宣告也可以通過編譯，例如您在使用陣列時，並不一定要處理ArrayIndexOutOfBoundsException例外。

Exception下非RuntimeException衍生之例外如果有引發的可能性，則您一定要在程式中明確的指定處理才可以通過編譯，例如當您使用到BufferedReader類別時，由於有可能引發IOException，您要不就在try-catch中處理，要不就在函式上使用throws表示由呼叫它的函式來處理。

瞭解例外處理的繼承架構是必須的，例如在捕捉例外物件時，如果父類別例外物件撰寫在子類別例外物件之前被捕捉，則catch子類別例外物件的區塊將永遠不會被執行，事實上編譯器也會幫您檢查這個錯誤，例如：

UseException.java

import java.io.*; 
 
public class UseException { 
    public static void main(String[] args) { 
        try { 
            throw new ArithmeticException("例外測試"); 
        } 
        catch(Exception e) { 
            System.out.println(e.toString()); 
        } 
        catch(ArithmeticException e) { 
            System.out.println(e.toString()); 
        } 
    } 
}

這個程式若在編譯時將會產生以下的錯誤訊息：

UseException.java:11: exception java.lang.ArithmeticException has already been caught
catch(ArithmeticException e) {
^
1 error

要完成這個程式的編譯，您必須更改例外物件捕捉的順序，例如：

UseException.java

import java.io.*; 
 
public class UseException { 
    public static void main(String[] args) { 
        try { 
            throw new ArithmeticException("例外測試"); 
        } 
        catch(ArithmeticException e) { 
            System.out.println(e.toString()); 
        } 
        catch(Exception e) { 
            System.out.println(e.toString()); 
        } 
    } 
}

執行結果：

java.lang.ArithmeticException: 例外測試

在撰寫程式時，您也可以如上將Exception例外物件的捕捉撰寫在最後，以便捕捉到所有尚未考慮到的例外，並進一步改進程式。

如果您要自訂自已的例外類別，您可以繼承Exception類別而不是Error，Error是屬於嚴重的系統錯誤，您不用去處理它，您也可以繼承 RuntimeException類別，就如之前所說過的，這個例外不一用明確使用try-catch來處理也可以通過編譯，但通常建議的是繼承 Exception，至少這樣的程式會是比較安全的，對於可處理的這些例外，您在程式中必須明確的解決它，如果沒有，編譯器會告訴您。

一些程式會自行繼承相關的例外類別，包括一些相關的例外訊息，它們也會在定義介面（interface）時於方法上聲明throws某些類型的例外，然而如果您在這些方法中發生了某些不是方法聲明的例外（可能由於使用的底層技術不同而有這種情況），您就無法將之throw，只能自行撰寫一些try.. catch來暗自處理掉，如果想要讓這些例外丟出至上層，就要更多道的手續了，例如撰寫一個類繼承RuntimeException，在發生例外時將該例外包裝至這個RuntimeException類中，然後再丟出。

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