第七章：Java异常处理和断言

异常处理是Java编程中非常重要的一个概念，它可以帮助我们处理程序运行时可能出现的错误情况，并提供相应的解决方案。本章将详细介绍Java的异常处理机制和断言语句的使用方法。

7.1 Java的异常类层次结构

在Java中，异常是以类的形式存在的，它们都是Throwable类的子类。Java中的异常类层次结构如下所示：

• Throwable：是所有异常类的基类，分为两种类型：Error和Exception。Error：表示严重的系统错误，通常由虚拟机抛出，例如OutOfMemoryError、StackOverflowError等，一般情况下不需要我们去处理。Exception：表示程序中可能出现的异常情况，分为两种类型：RuntimeException和其他异常。RuntimeException：表示程序逻辑错误或运行时错误，通常由程序员的错误导致，例如NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException等。其他异常：表示程序中可能出现的其他异常情况，例如IOException、ClassNotFoundException等，这些异常需要我们显式地进行处理。

了解异常类层次结构对于理解异常处理机制和选择合适的异常处理方式非常重要。

7.2 Java的异常抛出和捕获（try-catch-finally）

在Java中，我们可以使用try-catch-finally语句块来进行异常的捕获和处理。其基本语法如下：

try {
    // 可能会抛出异常的代码
} catch (异常类型1 变量名1) {
    // 异常类型1 的处理代码
} catch (异常类型2 变量名2) {
    // 异常类型2 的处理代码
} finally {
    // 无论是否发生异常，都会执行的代码
}

try块中放置可能会抛出异常的代码，如果在try块中抛出了异常，那么后面的代码将不再执行，而是直接跳转到匹配的catch块进行异常处理。catch块中指定了需要捕获的异常类型和对应的异常对象变量名，我们可以在catch块中编写处理异常的代码。finally块中的代码无论是否发生异常，都会被执行。

下面是一个示例代码，演示了try-catch-finally语句的使用：

public class ExceptionExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int result = divide(10, 0);
            System.out.println("结果：" + result);
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("发生异常：" + e.getMessage());
        } finally {
            System.out.println("finally 块被执行");
        }
    }
    
    public static int divide(int a, int b) {
        return a / b;
    }
}

在上面的示例代码中，divide方法接收两个参数a和b，并计算它们的商。在main方法中调用divide方法，并传入参数10和0。由于除数为0会导致算术异常ArithmeticException，所以在try块中抛出了异常。程序会跳转到匹配的catch块中，打印出异常信息。无论是否发生异常，finally块中的代码都会被执行，这里会打印出"finally 块被执行"。

7.3 Java的自定义异常类和异常链

除了使用Java提供的异常类，我们还可以自定义异常类来描述特定的异常情况。自定义异常类可以继承自Exception或其子类。下面是一个自定义异常类的示例代码：

public class MyException extends Exception {
    public MyException(String message) {
        super(message);
    }
}

在上面的示例代码中，我们定义了一个名为MyException的自定义异常类，它继承自Exception类。我们还提供了一个带有字符串参数的构造方法，在构造异常对象时可以传入异常信息。

除了自定义异常类，Java还提供了异常链的机制，即一个异常可以包含另一个异常作为其原因。我们可以使用带有cause参数的异常构造方法来设置异常链。下面是一个异常链的示例代码：

public class ExceptionChainExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            readFile();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.out.println("发生异常：" + e.getMessage());
            System.out.println("异常链：" + e.getCause().getMessage());
        }
    }
    
    public static void readFile() throws FileNotFoundException {
        try {
            FileInputStream file = new FileInputStream("file.txt");
        } catch (IOException e) {
            throw new FileNotFoundException("文件未找到").initCause(e);
        }
    }
}

在上面的示例代码中，readFile方法尝试打开一个不存在的文件，会抛出IOException。在捕获到IOException后，我们创建一个FileNotFoundException对象，并将IOException作为其原因。在main方法中，我们捕获到FileNotFoundException，并通过getCause方法获取到异常链中的IOException对象，打印出异常信息。

7.4 Java的断言语句（assert）

断言是一种用于检测程序运行结果是否符合预期的机制，它可以帮助我们在开发和测试阶段发现程序中的逻辑错误。在Java中，我们可以使用assert关键字来编写断言语句。断言语句的基本语法如下：

assert 条件 : 表达式;

断言语句中的条件是一个布尔表达式，用于判断程序的某个断点是否满足预期。如果条件为false，则断言失败，会抛出AssertionError异常并终止程序的执行。表达式是一个可选的参数，用于在断言失败时指定一个描述信息。

下面是一个使用断言的示例代码：

public class AssertionExample {
    public static void main(String[] args) {
        int age = 15;
        assert age >= 18 : "年龄必须大于等于18岁";
        
        System.out.println("你已满足年龄要求");
    }
}

在上面的示例代码中，我们定义了一个变量age，并使用断言语句来检查年龄是否满足大于等于18岁的条件。如果条件为false，断言失败，会抛出AssertionError异常，并打印出指定的描述信息。如果条件为true，程序会继续执行，输出"你已满足年龄要求"。

需要注意的是，默认情况下，Java虚拟机是不启用断言的。如果想要启用断言，可以使用-ea命令行选项或在IDE中设置相应的选项。

通过本章的学习，我们了解了Java的异常处理机制和断言语句的使用方法。异常处理可以帮助我们处理程序中可能出现的错误情况，而断言可以帮助我们在开发和测试阶段发现程序中的逻辑错误。合理地使用异常处理和断言可以提高程序的稳定性和可靠性。

希望本章的内容能够帮助到你，如果有任何问题，请随时提问！