自定义异常
Java标准库定义的常用异常包括：
Exception
│
├─ RuntimeException
│ │
│ ├─ NullPointerException
│ │
│ ├─ IndexOutOfBoundsException
│ │
│ ├─ SecurityException
│ │
│ └─ IllegalArgumentException
│ │
│ └─ NumberFormatException
│
├─ IOException
│ │
│ ├─ UnsupportedCharsetException
│ │
│ ├─ FileNotFoundException
│ │
│ └─ SocketException
│
├─ ParseException
│
├─ GeneralSecurityException
│
├─ SQLException
│
└─ TimeoutException当我们在代码中需要抛出异常时，尽量使用JDK已定义的异常类型。例如，参数检查不合法，应该抛出IllegalArgumentException：
static void process1(int age) {
if (age <= 0) {
throw new IllegalArgumentException();
}
}在一个大型项目中，可以自定义新的异常类型，但是，保持一个合理的异常继承体系是非常重要的。
一个常见的做法是自定义一个BaseException作为“根异常”，然后，派生出各种业务类型的异常。
BaseException需要从一个适合的Exception派生，通常建议从RuntimeException派生：
public class BaseException extends RuntimeException {
}其他业务类型的异常就可以从BaseException派生：
public class UserNotFoundException extends BaseException {
}
public class LoginFailedException extends BaseException {
}
...自定义的BaseException应该提供多个构造方法：
public class BaseException extends RuntimeException {
public BaseException() {
super();
}
public BaseException(String message, Throwable cause) {
super(message, cause);
}
public BaseException(String message) {
super(message);
}
public BaseException(Throwable cause) {
super(cause);
}
}上述构造方法实际上都是原样照抄RuntimeException。这样，抛出异常的时候，就可以选择合适的构造方法。通过IDE可以根据父类快速生成子类的构造方法。
小结
抛出异常时，尽量复用JDK已定义的异常类型；
自定义异常体系时，推荐从RuntimeException派生“根异常”，再派生出业务异常；
自定义异常时，应该提供多种构造方法。
NullPointerException
在所有的RuntimeException异常中，Java程序员最熟悉的恐怕就是NullPointerException了。
NullPointerException即空指针异常，俗称NPE。如果一个对象为null，调用其方法或访问其字段就会产生NullPointerException，这个异常通常是由JVM抛出的，例如：
// NullPointerException
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String s = null;
System.out.println(s.toLowerCase());
}
}指针这个概念实际上源自C语言，Java语言中并无指针。我们定义的变量实际上是引用，Null Pointer更确切地说是Null Reference，不过两者区别不大。
处理NullPointerException
如果遇到NullPointerException，我们应该如何处理？首先，必须明确，NullPointerException是一种代码逻辑错误，遇到NullPointerException，遵循原则是早暴露，早修复，严禁使用catch来隐藏这种编码错误：
// 错误示例: 捕获NullPointerExceptiontry {
transferMoney(from, to, amount);
} catch (NullPointerException e) {
}好的编码习惯可以极大地降低NullPointerException的产生，例如：
成员变量在定义时初始化：
public class Person {
private String name = "";
}使用空字符串""而不是默认的null可避免很多NullPointerException，编写业务逻辑时，用空字符串""表示未填写比null安全得多。
返回空字符串""、空数组而不是null：
public String[] readLinesFromFile(String file) {
if (getFileSize(file) == 0) {
// 返回空数组而不是null:
return new String[0];
}
...
}这样可以使得调用方无需检查结果是否为null。
如果调用方一定要根据null判断，比如返回null表示文件不存在，那么考虑返回Optional<T>：
public Optional<String> readFromFile(String file) {
if (!fileExist(file)) {
return Optional.empty();
}
...
}这样调用方必须通过Optional.isPresent()判断是否有结果。
定位NullPointerException
如果产生了NullPointerException，例如，调用a.b.c.x()时产生了NullPointerException，原因可能是：
- a是null；
- a.b是null；
- a.b.c是null；
确定到底是哪个对象是null以前只能打印这样的日志：
System.out.println(a);
System.out.println(a.b);
System.out.println(a.b.c);从Java 14开始，如果产生了NullPointerException，JVM可以给出详细的信息告诉我们null对象到底是谁。我们来看例子：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Person p = new Person();
System.out.println(p.address.city.toLowerCase());
}
}
class Person {
String[] name = new String[2];
Address address = new Address();
}
class Address {
String city;
String street;
String zipcode;
}可以在NullPointerException的详细信息中看到类似... because "<local1>.address.city" is null，意思是city字段为null，这样我们就能快速定位问题所在。
这种增强的NullPointerException详细信息是Java 14新增的功能，但默认是关闭的，我们可以给JVM添加一个-XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages参数启用它：
java -XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages Main.java小结
NullPointerException是Java代码常见的逻辑错误，应当早暴露，早修复；
可以启用Java 14的增强异常信息来查看NullPointerException的详细错误信息。
使用断言
断言（Assertion）是一种调试程序的方式。在Java中，使用assert关键字来实现断言。
我们先看一个例子：
public static void main(String[] args) {
double x = Math.abs(-123.45);
assert x >= 0;
System.out.println(x);
}语句assert x >= 0;即为断言，断言条件x >= 0预期为true。如果计算结果为false，则断言失败，抛出AssertionError。
使用assert语句时，还可以添加一个可选的断言消息：
assert x >= 0 : "x must >= 0";这样，断言失败的时候，AssertionError会带上消息x must >= 0，更加便于调试。
Java断言的特点是：断言失败时会抛出AssertionError，导致程序结束退出。因此，断言不能用于可恢复的程序错误，只应该用于开发和测试阶段。
对于可恢复的程序错误，不应该使用断言。例如：
void sort(int[] arr) {
assert arr != null;
}应该抛出异常并在上层捕获：
void sort(int[] arr) {
if (arr == null) {
throw new IllegalArgumentException("array cannot be null");
}
}当我们在程序中使用assert时，例如，一个简单的断言：
// assert
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int x = -1;
assert x > 0;
System.out.println(x);
}
}断言x必须大于0，实际上x为-1，断言肯定失败。执行上述代码，发现程序并未抛出AssertionError，而是正常打印了x的值。
这是怎么肥四？为什么assert语句不起作用？
这是因为JVM默认关闭断言指令，即遇到assert语句就自动忽略了，不执行。
要执行assert语句，必须给Java虚拟机传递-enableassertions（可简写为-ea）参数启用断言。所以，上述程序必须在命令行下运行才有效果：
$ java -ea Main.javaException in thread "main" java.lang.AssertionError
at Main.main(Main.java:5)还可以有选择地对特定地类启用断言，命令行参数是：-ea:com.itranswarp.sample.Main，表示只对com.itranswarp.sample.Main这个类启用断言。
或者对特定地包启用断言，命令行参数是：-ea:com.itranswarp.sample...（注意结尾有3个.），表示对com.itranswarp.sample这个包启动断言。
实际开发中，很少使用断言。更好的方法是编写单元测试，后续我们会讲解JUnit的使用。
小结
断言是一种调试方式，断言失败会抛出AssertionError，只能在开发和测试阶段启用断言；
对可恢复的错误不能使用断言，而应该抛出异常；
断言很少被使用，更好的方法是编写单元测试。
使用JDK Logging
在编写程序的过程中，发现程序运行结果与预期不符，怎么办？当然是用System.out.println()打印出执行过程中的某些变量，观察每一步的结果与代码逻辑是否符合，然后有针对性地修改代码。
代码改好了怎么办？当然是删除没有用的System.out.println()语句了。
如果改代码又改出问题怎么办？再加上System.out.println()。
反复这么搞几次，很快大家就发现使用System.out.println()非常麻烦。
怎么办？
解决方法是使用日志。
那什么是日志？日志就是Logging，它的目的是为了取代System.out.println()。
输出日志，而不是用System.out.println()，有以下几个好处：
- 可以设置输出样式，避免自己每次都写"ERROR: " + var；
- 可以设置输出级别，禁止某些级别输出。例如，只输出错误日志；
- 可以被重定向到文件，这样可以在程序运行结束后查看日志；
- 可以按包名控制日志级别，只输出某些包打的日志；
- 可以……
总之就是好处很多啦。
那如何使用日志？
因为Java标准库内置了日志包java.util.logging，我们可以直接用。先看一个简单的例子：
// logging
import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;
public class Hello {
public static void main(String[] args) {
Logger logger = Logger.getGlobal();
logger.info("start process...");
logger.warning("memory is running out...");
logger.fine("ignored.");
logger.severe("process will be terminated...");
}
}运行上述代码，得到类似如下的输出：
Mar 02, 2019 6:32:13 PM Hello main
INFO: start process...
Mar 02, 2019 6:32:13 PM Hello main
WARNING: memory is running out...
Mar 02, 2019 6:32:13 PM Hello main
SEVERE: process will be terminated...对比可见，使用日志最大的好处是，它自动打印了时间、调用类、调用方法等很多有用的信息。
再仔细观察发现，4条日志，只打印了3条，logger.fine()没有打印。这是因为，日志的输出可以设定级别。JDK的Logging定义了7个日志级别，从严重到普通：
- SEVERE
- WARNING
- INFO
- CONFIG
- FINE
- FINER
- FINEST
因为默认级别是INFO，因此，INFO级别以下的日志，不会被打印出来。使用日志级别的好处在于，调整级别，就可以屏蔽掉很多调试相关的日志输出。
使用Java标准库内置的Logging有以下局限：
Logging系统在JVM启动时读取配置文件并完成初始化，一旦开始运行main()方法，就无法修改配置；
配置不太方便，需要在JVM启动时传递参数-Djava.util.logging.config.file=<config-file-name>。
因此，Java标准库内置的Logging使用并不是非常广泛。更方便的日志系统我们稍后介绍。
练习
使用logger.severe()打印异常：
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.util.logging.Logger;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Logger logger = Logger.getLogger(Main.class.getName());
logger.info("Start process...");
try {
"".getBytes("invalidCharsetName");
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
// TODO: 使用logger.severe()打印异常
}
logger.info("Process end.");
}
}小结
日志是为了替代System.out.println()，可以定义格式，重定向到文件等；
日志可以存档，便于追踪问题；
日志记录可以按级别分类，便于打开或关闭某些级别；
可以根据配置文件调整日志，无需修改代码；
Java标准库提供了java.util.logging来实现日志功能。