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java零基础小白学习免费教程day12-异常&log4j(代码片段)

teayear teayear     2022-12-30     563

关键词：

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

视频：https://www.bilibili.com/video/BV1QG4y1J76q?p=64

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。

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  • 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)

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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

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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？

  1. 创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写。

  2. 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？

    1. 多个异常分别处理。
    2. 多个异常一次捕获，多次处理。
    3. 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

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-KFdjgoMZ-1672243752584)(assets/image-20201117144916898.png)]

  • 导入log4j的配置文件

  • 注意配置文件放在src,会自动加载

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-uklSkG80-1672243752586)(assets/image-20201117145006454.png)]

  • 代码实现

    public class Log4JDemo 
    public static void main(String[] args查看详情  
    
                

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    java零基础小白学习教程之day10-api&object&string(代码片段)
    

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    java零基础小白入门上手教程day15-泛型&file(代码片段)
    

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    java入门零基础小白教程day04-数组(代码片段)
    

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    java入门零基础小白教程day06-类和对象(代码片段)
    

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