Java异常体系结构是Java语言的重要组成部分,它负责处理程序执行过程中出现的错误情况。在Java中,异常由Throwable类及其子类构成。Throwable是所有异常的顶层父类,它有两个直接子类:Error和Exception。Error类用于表示严重的系统错误,这些错误通常不由应用程序来处理,而是由虚拟机(JVM)处理。Exception类则用于表示那些应用程序能够处理的异常情况。
在Exception类中,又有两个主要的分支:CheckedException和RuntimeException。CheckedException指的是在编译时期必须显式处理的异常,否则程序无法通过编译。这类异常要求程序员必须使用try/catch块来捕获或者使用throws关键字声明,以表明该方法会抛出这个异常。典型的CheckedException例子包括ClassNotFoundException和IOException。如果程序员没有正确处理这类异常,程序将无法编译通过。
而RuntimeException是CheckedException的对立面,表示程序在运行时可能出现的异常。这类异常是动态检查的,不要求程序员在编译期间处理,但是它们可以被程序员捕获或通过继承机制强制子类进行处理。典型的RuntimeException包括NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException等。
Java提供了try/catch/finally异常处理机制,用于捕获并处理异常情况。try块包含可能抛出异常的代码。如果try块中的代码抛出异常,控制流会立即跳转到对应的catch块,如果没有任何catch块能匹配异常类型,则异常会被向上抛出至调用者处理。不管是否发生异常,finally块中的代码总是会被执行,这通常用于释放资源或者进行清理工作。
在异常处理中,还存在一个重要的概念叫做“向上抛出”。如果方法中发生了异常,而该方法又不希望或无法处理这个异常,它可以选择将异常向上抛出,即用throws关键字声明该方法可能抛出的异常。然后调用该方法的上层方法必须负责处理这个异常,否则整个程序会中断执行。
此外,还有final、finally和finalize三个关键字,它们虽然看起来相似,但意义完全不同。final关键字用于修饰类、方法和变量,使得被修饰的类不能被继承,方法不能被重写,变量的值不能被重新赋值。finally关键字与异常处理相关联,它标志着一个代码块,在异常处理结构中,无论是否捕获到异常,finally块内的代码都会被执行。finalize方法则是Object类的一个方法,当一个对象不再有引用指向时,垃圾回收器会在回收对象前调用此方法,以便进行一些必要的清理工作。
关于异常的继承,Java规定如果子类方法覆盖了父类的方法,那么它可以声明抛出父类方法所声明的异常的子类,但不允许声明抛出比父类方法声明的异常更严格的异常。如果父类方法没有声明抛出任何异常,则子类方法也不能声明抛出异常。这样设计的目的是为了保证子类方法不会抛出比父类方法更多的异常,从而使程序的调用者能够预期到可能会发生的异常。