摘要：是那些可能在虛擬機(jī)正常運(yùn)行期間拋出的異常的超類。運(yùn)行時(shí)異常定義及其子類都被稱為運(yùn)行時(shí)異常。對(duì)于語言中的關(guān)鍵字和，虛擬機(jī)中并沒有特殊的字節(jié)碼指令去支持它們，都是通過編譯器生成字節(jié)碼片段以及不同的異常處理器來實(shí)現(xiàn)。

在一些傳統(tǒng)的編程語言，如C語言中，并沒有專門處理異常的機(jī)制，程序員通常用方法的特定返回值來表示異常情況，并且程序的正常流程和異常流程都采用同樣的流程控制語句。
Java語言按照面向?qū)ο蟮乃枷雭硖幚懋惓＃沟贸绦蚓哂懈玫目删S護(hù)性。Java異常處理機(jī)制具有以下優(yōu)點(diǎn)：

把各種不同類型的異常情況進(jìn)行分類，用Java類來表示異常情況，這種類被稱為異常類。把異常情況表示成異常類，可以充分發(fā)揮類的可擴(kuò)展和可重用的優(yōu)勢(shì)。

異常流程的代碼和正常流程的代碼分離，提高了程序的可讀性，簡化程序的結(jié)構(gòu)。

可以靈活的處理異常，如果當(dāng)前方法有能力處理異常，就捕獲并處理它，否則只需要拋出異常，由方法調(diào)用。

關(guān)于異常的使用我就不再多說了，在這里還是先提幾個(gè)問題：

catch多個(gè)異常的時(shí)候，按什么規(guī)則選擇呢

throws異常是否是函數(shù)簽名的一部分呢

覆蓋父類的帶throws的函數(shù)是否也需要加throws呢

同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口中同名拋出異常的函數(shù)最后拋出異常的集合是什么呢

接下來我們回答其中的部分問題，先看一個(gè)例子

可以看到Java是按照catch聲明的順序來捕獲異常的，且編譯器不允許將父類異常聲明在子類之前。

throws異常顯然不是函數(shù)的一部分，因?yàn)閮蓚€(gè)throws不同的同名同參數(shù)的函數(shù)不允許重載。

從上圖我們可以看出覆蓋對(duì)拋出異常的聲明并沒有要求。

上圖可以看出編譯器對(duì)接口的方法實(shí)現(xiàn)也并無什么要求，重點(diǎn)在于try-catch塊的檢查，你不能catch一個(gè)你在throw塊里不可能拋出的檢查類型異常，而這種判斷是通過你調(diào)用方法聲明的拋出異常，即使你在方法實(shí)現(xiàn)里不可能拋出該異常，你加在throws里，一樣可以蒙騙編譯器。對(duì)于方法聲明的拋出異常，只有一個(gè)條件需要滿足，那就是你的實(shí)現(xiàn)中可能拋出的檢查類型異常要么處理要么聲明拋出，不需要考慮繼承和實(shí)現(xiàn)關(guān)系給throws帶來的影響，這是參考文章中的一點(diǎn)小錯(cuò)誤，特此更正。

Throwable

Throwable是 Java 語言中所有錯(cuò)誤或異常的超類。

Throwable包含兩個(gè)子類: Error 和 Exception。它們通常用于指示發(fā)生了異常情況。

Throwable包含了其線程創(chuàng)建時(shí)線程執(zhí)行堆棧的快照，它提供了printStackTrace()等接口用于獲取堆棧跟蹤數(shù)據(jù)等信息。

Exception

Exception及其子類是 Throwable 的一種形式，它指出了合理的應(yīng)用程序想要捕獲的條件。

RuntimeException

RuntimeException是那些可能在 Java 虛擬機(jī)正常運(yùn)行期間拋出的異常的超類。

編譯器不會(huì)檢查RuntimeException異常。例如，除數(shù)為零時(shí)，拋出ArithmeticException異常。RuntimeException是ArithmeticException的超類。當(dāng)代碼發(fā)生除數(shù)為零的情況時(shí)，倘若既"沒有通過throws聲明拋出ArithmeticException異常"，也"沒有通過try...catch...處理該異常"，也能通過編譯。這就是我們所說的"編譯器不會(huì)檢查RuntimeException異常"！

如果代碼會(huì)產(chǎn)生RuntimeException異常，則需要通過修改代碼進(jìn)行避免。例如，若會(huì)發(fā)生除數(shù)為零的情況，則需要通過代碼避免該情況的發(fā)生！

Error

和Exception一樣，Error也是Throwable的子類。它用于指示合理的應(yīng)用程序不應(yīng)該試圖捕獲的嚴(yán)重問題，大多數(shù)這樣的錯(cuò)誤都是異常條件。

和RuntimeException一樣，編譯器也不會(huì)檢查Error。

Java將可拋出(Throwable)的結(jié)構(gòu)分為三種類型：被檢查的異常(Checked Exception)，運(yùn)行時(shí)異常(RuntimeException)和錯(cuò)誤(Error)。

(01) 運(yùn)行時(shí)異常

定義: RuntimeException及其子類都被稱為運(yùn)行時(shí)異常。

特點(diǎn): Java編譯器不會(huì)檢查它。也就是說，當(dāng)程序中可能出現(xiàn)這類異常時(shí)，倘若既"沒有通過throws聲明拋出它"，也"沒有用try-catch語句捕獲它"，還是會(huì)編譯通過。例如，除數(shù)為零時(shí)產(chǎn)生的ArithmeticException異常，數(shù)組越界時(shí)產(chǎn)生的IndexOutOfBoundsException異常，fail-fail機(jī)制產(chǎn)生的ConcurrentModificationException異常等，都屬于運(yùn)行時(shí)異常。

雖然Java編譯器不會(huì)檢查運(yùn)行時(shí)異常，但是我們也可以通過throws進(jìn)行聲明拋出，也可以通過try-catch對(duì)它進(jìn)行捕獲處理。

如果產(chǎn)生運(yùn)行時(shí)異常，則需要通過修改代碼來進(jìn)行避免。例如，若會(huì)發(fā)生除數(shù)為零的情況，則需要通過代碼避免該情況的發(fā)生！

(02) 被檢查的異常

定義: Exception類本身，以及Exception的子類中除了"運(yùn)行時(shí)異常"之外的其它子類都屬于被檢查異常。

特點(diǎn): Java編譯器會(huì)檢查它。此類異常，要么通過throws進(jìn)行聲明拋出，要么通過try-catch進(jìn)行捕獲處理，否則不能通過編譯。例如，CloneNotSupportedException就屬于被檢查異常。當(dāng)通過clone()接口去克隆一個(gè)對(duì)象，而該對(duì)象對(duì)應(yīng)的類沒有實(shí)現(xiàn)Cloneable接口，就會(huì)拋出CloneNotSupportedException異常。

被檢查異常通常都是可以恢復(fù)的。

(03) 錯(cuò)誤

定義: Error類及其子類。

特點(diǎn): 和運(yùn)行時(shí)異常一樣，編譯器也不會(huì)對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行檢查。

當(dāng)資源不足、約束失敗、或是其它程序無法繼續(xù)運(yùn)行的條件發(fā)生時(shí)，就產(chǎn)生錯(cuò)誤。程序本身無法修復(fù)這些錯(cuò)誤的。例如，VirtualMachineError就屬于錯(cuò)誤。

按照J(rèn)ava慣例，我們是不應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)任何新的Error子類的！

首先介紹下java的異常表（Exception table），異常表是JVM處理異常的關(guān)鍵點(diǎn)，在java類中的每個(gè)方法中，會(huì)為所有的try-catch語句，生成一張異常表，存放在字節(jié)碼的最后，該表記錄了該方法內(nèi)每個(gè)異常發(fā)生的起止指令和處理指令。

接下來看一個(gè)例子：

public void catchException() {  
    long l = System.nanoTime();  
    for (int i = 0; i < testTimes; i++) { 
        try {  
            throw new Exception();  
        } catch (Exception e) { 
            //nothing to do
        }  
    }
    System.out.println("拋出并捕獲異常：" + (System.nanoTime() - l));  
}

字節(jié)碼如下

面請(qǐng)結(jié)合java代碼和生成的字節(jié)碼來看下面的指令分析：
0-4號(hào)： 執(zhí)行try前面的語句
5號(hào)： 執(zhí)行try語句前保存現(xiàn)場
6號(hào)： 執(zhí)行try語句后跳轉(zhuǎn)指令行，圖中表示跳轉(zhuǎn)到22
9-17號(hào)： try-catch代碼生成指令，結(jié)合紅色框圖異常表，表示9-17號(hào)指令若有Exception異常拋出就執(zhí)行17行指令.
16號(hào)： athrow 表示拋出異常
17號(hào)： astore 表示jvm將該異常實(shí)例存儲(chǔ)到局部變量表中方便一旦出方法棧調(diào)用方可以找到
22號(hào)： 恢復(fù)try語句執(zhí)行前保存的現(xiàn)場
對(duì)比指令分析，再結(jié)合使用try-catch代碼分析：

若try沒有拋出異常，則繼續(xù)執(zhí)行完try語句，跳過catch語句，此時(shí)就是從指令6跳轉(zhuǎn)到指令22.

若try語句拋出異常則執(zhí)行指令17，將異常保存起來，若異常被方法拋出，調(diào)用方拿到異常可用于異常層次索引。

通過以上的分析，可以知道JVM是怎么捕獲并處理異常，其實(shí)就是使用goto指令來做上下文切換。

上面大致介紹了異常是如何產(chǎn)生并捕獲的，接下來我們?cè)敿?xì)講講athrow指令拋出異常后的故事，也就是如何處理異常的問題。

athrow指令，這個(gè)指令運(yùn)作過程大致是首先檢查操作棧頂，這時(shí)棧頂必須存在一個(gè)reference類型的值，并且是java.lang.Throwable的子類（虛擬機(jī)規(guī)范中要求如果遇到null則當(dāng)作NPE異常使用），然后暫時(shí)先把這個(gè)引用出棧，接著搜索本方法的異常表，找一下本方法中是否有能處理這個(gè)異常的handler，如果能找到合適的handler就會(huì)重新初始化PC寄存器指針指向此異常handler的第一個(gè)指令的偏移地址。接著把當(dāng)前棧幀的操作棧清空，再把剛剛出棧的引用重新入棧。如果在當(dāng)前方法中很悲劇的找不到handler，那只好把當(dāng)前方法的棧幀出棧（這個(gè)棧是VM棧，不要和前面的操作棧搞混了，棧幀出棧就意味著當(dāng)前方法退出），這個(gè)方法的調(diào)用者的棧幀就自然在這條線程VM棧的棧頂了，然后再對(duì)這個(gè)新的當(dāng)前方法再做一次剛才做過的異常handler搜索，如果還是找不到，繼續(xù)把這個(gè)棧幀踢掉，這樣一直到找，要么找到一個(gè)能使用的handler，轉(zhuǎn)到這個(gè)handler的第一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行，要么把VM棧的棧幀拋光了都沒有找到期望的handler，這樣的話這條線程就只好被迫終止、退出了。

對(duì)于Java語言中的關(guān)鍵字catch和finally，虛擬機(jī)中并沒有特殊的字節(jié)碼指令去支持它們，都是通過編譯器生成字節(jié)碼片段以及不同的異常處理器來實(shí)現(xiàn)。

我們總結(jié)一下athrow指令中虛擬機(jī)可能做的事情：

檢查棧頂異常對(duì)象類型（只檢查是不是null，是否referance類型，是否Throwable的子類一般在類驗(yàn)證階段的數(shù)據(jù)流分析中做，或者索性不做靠編譯器保證了，編譯時(shí)寫到Code屬性的StackMapTable中，在加載時(shí)僅做類型驗(yàn)證）

把異常對(duì)象的引用出棧

搜索異常表，找到匹配的異常handler

重置PC寄存器狀態(tài)

清理操作棧

把異常對(duì)象的引用入棧

把異常方法的棧幀逐個(gè)出棧（這里的棧是VM棧）

殘忍地終止掉當(dāng)前線程。

這里直接給出一些結(jié)論吧：

新建一個(gè)異常對(duì)象比新建一個(gè)普通對(duì)象在耗時(shí)上多一個(gè)數(shù)量級(jí)，拋出并捕獲異常的耗時(shí)比新建一個(gè)異常在耗時(shí)上也要多一個(gè)數(shù)量級(jí)。創(chuàng)建一個(gè)異常對(duì)象卻是要比一個(gè)普通對(duì)象耗時(shí)多，捕獲一個(gè)異常耗時(shí)更甚。捕獲的過程我們上面已經(jīng)簡要介紹了，為什么新建一個(gè)異常對(duì)象這么耗時(shí)？且看源碼：

在java中，所有的異常都繼承自Throwable類，Throwable的構(gòu)造函數(shù)

public Throwable() {
    ...
    fillInStackTrace();
    ...
}

有個(gè)nativ方法public synchronized native Throwable fillInStackTrace();這個(gè)方法會(huì)存入當(dāng)前線程的堆棧信息。也就是說每次創(chuàng)建一個(gè)異常實(shí)例都會(huì)把堆棧信息存一遍。這就是時(shí)間開銷的主要來源了。

這個(gè)時(shí)候我們可以下一個(gè)結(jié)論：新建異常對(duì)象比創(chuàng)建一個(gè)普通對(duì)象是要更加的耗時(shí)。

能避開創(chuàng)建異常的這個(gè)耗時(shí)嗎？答案是可以的，如果在程序中我們不關(guān)心異常拋出的異常占信息，我們可以自己定義一個(gè)異常繼承自已有的異常類型，并寫一個(gè)方法覆蓋掉fillInStackTrace方法就行了。

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