例外繼承架構

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在Java中如果應用程式發生錯誤，會將錯誤相關資訊以例外物件包裝後再丟出，例外可能是由JVM產生，或者是你自行丟出，無論如何，以例外物件的形式，給了你機會來面對與操作這個物件，也就是面對錯誤並進行改正的機會。

學習Java的人都知道的，例外處理的語法無非就是try..catch...finally，然而其實最重要的，並不在於語法，而在於例外的繼承架構：

Throwable
　　Error（嚴重的系統錯誤）
　　　　LinkageError
　　　　ThreadDeath
　　　　VirtualMachineError
　　　　....
　　Exception
　　　　ClassNotFoundException
　　　　CloneNotSupportedException
　　　　IllegalAccessException
　　　　IOException
　　　　　　　　FileNotFoundException

　　　　....
　　　　RuntimeException（執行時期例外）
　　　　　　ArithmeticException
　　　　　　ArrayStoreException
　　　　　　ClassCastException
　　　　　　....

實際上所有錯誤發生時，包含錯誤資訊的物件，都是一種（is a）Throwable 的物件，Throwable定義了錯誤訊息的取得、堆疊追蹤（Stack Trace）等方法。在其下有兩個子類別：Error與Exception。

Error的相關子類別代表嚴重的系統錯誤，例如硬體錯誤、JVM錯誤或記憶體不足等問題，雖然基本上，也可以使用try...catch來處理Error物件，但並不建議，當發生嚴重系統錯誤時，都是Java應用程式所無力回復的，舉個例子來說，如果JVM所需記憶體不足，你如何直接要求作業系統給予JVM更多記憶體呢？所以 Error物件丟出時，基本上不用處理，任由其傳播至JVM為止，或者是最多留下日誌（log）訊息。

如果一個Throwable物件沒有任何處理，最後傳播至JVM時， JVM只有一種處理方式，顯示堆疊追蹤後直接中斷程式。

Exception下的子類別代表Java應用程式「可能」處理的狀況，你可以使用try...catch語法嘗試將應用程式回復至可執行的狀態。

在Java程式碼中，如果某個操作會丟出Exception下的子物件，但非屬於RuntimeException的子物件，則你必須明確使用 try...catch語法加以處理，或者至少在方法用throws宣告這個方法會丟出例外，否則的話，編譯器不會讓程式碼通過編譯，例如：

import java.io.*;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Reader reader = new FileReader(args[1]);
....
    }
}

如果你直接編譯這個程式，則編譯器會出現以下的編譯錯誤訊息：

Main.java:4: unreported exception java.io.FileNotFoundException; must be caught or declared to be thrown
Reader reader = new FileReader(args[1]);

這是由於FileReader建構方法上，宣告會丟出FileNotFoundException：

public FileReader(String fileName) throws FileNotFoundException

FileNotFoundException 是IOException的子類別，也就是Exception的子類別，編譯器發現你使用FileReader建構方法時，沒有明確使用try.. catch加以處理，也沒有使用throws在main上宣告丟出，因此不讓你通過編譯。如果想要通過編譯，一個方式是：

import java.io.*;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Reader reader = new FileReader(args[1]);
...
        }
        catch(FileNotFoundException ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
...
    }
}

另一個方法是：

import java.io.*;
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        Reader reader = new FileReader(args[1]);
....
    }
}

採用哪個方式，完全看你的需求而定。像這種Exception下的子物件，但非屬於RuntimeException的子物件，有個名稱叫作受檢例外（Checked Exception），受誰檢查？受編譯器檢查。受檢例外存在之目的，在於程式編寫者認定，你進行某個操作時，出錯的機會太高，因此要編譯器來協助（或提醒）你明確加以處理，你無權選擇要不要處理。

屬於RuntimeException衍生出來的類別，則是由JVM在執行時期會自動丟出的例外，情況通常是你事先無法預測錯誤是否會發生，例如透過參考至 null的變數來試圖操作，會丟出NullPointerExceptioon，或者是使用者輸入是否正確，這種並不是事先可以得知使用者如何輸入的。例外時期例外，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，又稱為非受檢例外（Unchecked Exception）。例如您在使用陣列時，並不一定要處理ArrayIndexOutOfBoundsException例外也可以通過編譯，你有權選擇要不要處理，或是丟出去給別的呼叫者，甚至最後傳播至JVM。

瞭解例外處理的繼承架構是必須的，除了解Error與Exception的區別，以及Exception、RuntimeException的分別之外，在使用try..catch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：

import java.io.*;
public class Main {
    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：

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

要完成這個程式的編譯，你必須更改例外物件捕捉的順序，例如：

import java.io.*;
public class Main {
    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());
        }
    }
}

在撰寫程式時，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。