Обработка ошибок и исключения java

Время на прочтение
8 мин

Количество просмотров 18K

Независимо от того, новичок вы или профессионал, всегда полезно освежить в памяти методы обработки исключений, чтобы убедиться, что вы и ваша команда можете справиться с проблемами.

Обработка исключений в Java — непростая тема. Новичкам сложно понять, и даже опытные разработчики могут часами обсуждать, как и какие исключения следует создавать или обрабатывать.

Вот почему у большинства команд разработчиков есть собственный набор правил их использования. И если вы новичок в команде, вас может удивить, насколько эти правила могут отличаться от тех, которые вы использовали раньше.

Тем не менее, есть несколько передовых практик, которые используются большинством команд. Вот 9 самых важных из них, которые помогут вам начать работу или улучшить обработку исключений.

1. Освободите ресурсы в блоке finally или используйте инструкцию «Try-With-Resource»

Довольно часто вы используете ресурс в своем блоке try, например InputStream, который вам нужно закрыть позже. Распространенной ошибкой в ​​таких ситуациях является закрытие ресурса в конце блока try.

public void doNotCloseResourceInTry() {
    FileInputStream inputStream = null;
    try {
        File file = new File("./tmp.txt");
        inputStream = new FileInputStream(file);

      // используем inputStream для чтения файла 
            
      // не делайте этого
        inputStream.close();
    } catch (FileNotFoundException e) {
        log.error(e);
    } catch (IOException e) {
        log.error(e);
    }
}

Проблема в том, что этот подход работает отлично до тех пор, пока не генерируется исключение. Все операторы в блоке try будут выполнены, и ресурс будет закрыт.

Но вы не зря добавили блок try. Вы вызываете один или несколько методов, которые могут вызвать исключение, или, может быть, вы сами вызываете исключение. Это означает, что вы можете не дойти до конца блока try. И как следствие, вы не закроете ресурсы.

Поэтому вам следует поместить весь код очистки в блок finally или использовать оператор try-with-resource.

Используйте блок Finally

В отличие от последних нескольких строк вашего блока try, блок finally всегда выполняется. Это происходит либо после успешного выполнения блока try, либо после обработки исключения в блоке catch. Благодаря этому вы можете быть уверены, что освободите все захваченные ресурсы.

public void closeResourceInFinally() {
    FileInputStream inputStream = null;
    try {
        File file = new File("./tmp.txt");
        inputStream = new FileInputStream(file);

        // используем inputStream для чтения файла

    } catch (FileNotFoundException e) {
        log.error(e);
    } finally {
        if (inputStream != null) {
            try {
                inputStream.close();
            } catch (IOException e) {
                log.error(e);
            }
        }
    }
}

Оператор Java 7 «Try-With-Resource»

Другой вариант — это оператор try-with-resource, который я объяснил более подробно во введении в обработку исключений Java.

Вы можете использовать его, если ваш ресурс реализует интерфейс AutoCloseable. Это то, что делает большинство стандартных ресурсов Java. Когда вы открываете ресурс в предложении try, он автоматически закрывается после выполнения блока try или обработки исключения.

public void automaticallyCloseResource() {
    File file = new File("./tmp.txt");
    try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream(file);) {
        // используем inputStream для чтения файла

    } catch (FileNotFoundException e) {
        log.error(e);
    } catch (IOException e) {
        log.error(e);
    }
}

2. Конкретные исключения предпочтительнее

Чем конкретнее исключение, которое вы генерируете, тем лучше. Всегда помните, что коллеге, который не знает вашего кода, а может быть, и вам через несколько месяцев, необходимо вызвать ваш метод и обработать исключение.

Поэтому постарайтесь предоставить им как можно больше информации. Это упрощает понимание вашего API. В результате вызывающий ваш метод сможет лучше обработать исключение или избежать его с помощью дополнительной проверки.

Поэтому всегда старайтесь найти класс, который лучше всего подходит для вашего исключительного события, например, генерируйте NumberFormatException вместо IllegalArgumentException. И избегайте создания неспецифического исключения.

public void doNotDoThis() throws Exception {
    ...
}

public void doThis() throws NumberFormatException {
    ...
}

3. Документируйте определенные вами исключения

Каждый раз, когда вы определяете исключение в сигнатуре вашего метода, вы также должны задокументировать его в своем Javadoc. Это преследует ту же цель, что и предыдущая передовая практика: предоставить вызывающему как можно больше информации, чтобы он мог избежать или обработать исключение.

Итак, не забудьте добавить объявление @throws в свой Javadoc и описать ситуации, которые могут вызвать исключение.

/**
 * Этот метод делает что-то чрезвычайно полезное ...
 *
 * @param input
 * @throws MyBusinessException, если ... происходит
 */
public void doSomething(String input) throws MyBusinessException {
    ...
}

4. Генерирование исключений с описательными сообщениями

Идея, лежащая в основе этой передовой практики, аналогична двум предыдущим. Но на этот раз вы не предоставляете информацию вызывающей стороне вашего метода. Сообщение об исключении читают все, кто должен понимать, что произошло, когда исключение было зарегистрировано в файле журнала или в вашем инструменте мониторинга.

Следовательно, он должен как можно точнее описать проблему и предоставить наиболее актуальную информацию для понимания исключительного события.

Не поймите меня неправильно; вы не должны писать абзац текста. Но вам следует объяснить причину исключения в 1-2 коротких предложениях. Это помогает вашей группе эксплуатации понять серьезность проблемы, а также упрощает анализ любых инцидентов, связанных с обслуживанием.

Если вы выберете конкретное исключение, его имя класса, скорее всего, уже будет описывать тип ошибки. Таким образом, вам не нужно предоставлять много дополнительной информации. Хорошим примером этого является NumberFormatException. Оно вызывается конструктором класса java.lang.Long, когда вы предоставляете String в неправильном формате.

try {
    new Long("xyz");
} catch (NumberFormatException e) {
    log.error(e);
}

Название класса NumberFormatException уже говорит вам о типе проблемы. Его сообщение должно содержать только строку ввода, которая вызвала проблему. Если имя класса исключения не так выразительно, вам необходимо предоставить необходимую информацию в сообщении.

17:17:26,386 ERROR TestExceptionHandling:52 - java.lang.NumberFormatException: For input string: "xyz"

5. Сначала перехватите наиболее конкретное исключение

Большинство IDE помогут вам в этой лучшей практике. Они сообщают о недостижимом блоке кода, когда вы сначала пытаетесь перехватить менее конкретное исключение.

Проблема в том, что выполняется только первый блок catch, соответствующий исключению. Итак, если вы сначала поймаете IllegalArgumentException, вы никогда не достигнете блока catch, который должен обрабатывать более конкретное NumberFormatException, потому что это подкласс IllegalArgumentException.

Всегда сначала перехватывайте наиболее конкретный класс исключения и добавляйте менее конкретные блоки перехвата в конец вашего списка.

Пример такого оператора try-catch представлен в следующем фрагменте кода. Первый блок catch обрабатывает все NumberFormatException, а второй — все IllegalArgumentException, которые не являются NumberFormatException.

public void catchMostSpecificExceptionFirst() {
    try {
        doSomething("Сообщение");
    } catch (NumberFormatException e) {
        log.error(e);
    } catch (IllegalArgumentException e) {
        log.error(e)
    }
}

6. Не перехватывайте Throwable

Throwable — это суперкласс всех исключений и ошибок. Вы можете использовать его в предложении catch, но никогда не должны этого делать!

Если вы используете Throwable в предложении catch, он не только перехватит все исключения; он также перехватит все ошибки. JVM выдает ошибки, чтобы указать на серьезные проблемы, которые не предназначены для обработки приложением. Типичными примерами этого являются OutOfMemoryError или StackOverflowError. И то, и другое вызвано ситуациями, которые находятся вне контроля приложения и не могут быть обработаны.

Итак, лучше не перехватывайте Throwable, если вы не абсолютно уверены, что находитесь в исключительной ситуации, в которой вы можете или обязаны обрабатывать ошибку.

public void doNotCatchThrowable() {
    try {
        // делает что-нибудь
    } catch (Throwable t) {
        // не делает этого!
    }
}

7. Не игнорируйте исключения

Вы когда-нибудь анализировали отчет об ошибке, в котором выполнялась только первая часть вашего сценария использования?

Часто это вызвано игнорируемым исключением. Разработчик, вероятно, был уверен, что оно никогда не будет вызвано, и добавил блок catch, который не обрабатывает и не регистрирует его. И когда вы найдете этот блок, вы, скорее всего, даже найдете один из известных комментариев «Этого никогда не будет».

public void doNotIgnoreExceptions() {
    try {
        // делает что-нибудь
    } catch (NumberFormatException e) {
        // это никогда не выполнится
    }
}

Что ж, возможно, вы анализируете проблему, в которой произошло невозможное.

Поэтому, пожалуйста, никогда не игнорируйте исключения. Вы не знаете, как код изменится в будущем. Кто-то может удалить проверку, которая предотвратила исключительное событие, не осознавая, что это создает проблему. Или код, который генерирует исключение, изменяется и теперь генерирует несколько исключений одного и того же класса, а вызывающий код не предотвращает их все.

Вы должны хотя бы написать сообщение в журнале, сообщающее всем, что произошло немыслимое и что кто-то должен это проверить.

public void logAnException() {
    try {
        // делает что-нибудь
    } catch (NumberFormatException e) {
        log.error("Это никогда не должно происходить: " + e);
    }
}

8. Не пишите в лог сгенерированные исключения

Это, вероятно, наиболее часто игнорируемая передовая практика в списке. Вы можете найти множество фрагментов кода и даже библиотек, в которых исключение перехватывается, регистрируется и повторно генерируется.

try {
    new Long("xyz");
} catch (NumberFormatException e) {
    log.error(e);
    throw e;
}

Может показаться интуитивно понятным регистрировать исключение, когда оно произошло, а затем повторно генерировать его, чтобы вызывающий мог обработать его соответствующим образом. Но, в таком случае, приложение будет писать в лог несколько сообщений об ошибках для одного и того же исключения.

17:44:28,945 ERROR TestExceptionHandling:65 - java.lang.NumberFormatException: For input string: "xyz"
Exception in thread "main" java.lang.NumberFormatException: For input string: "xyz"
at java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65)
at java.lang.Long.parseLong(Long.java:589)
at java.lang.Long.(Long.java:965)
at com.stackify.example.TestExceptionHandling.logAndThrowException(TestExceptionHandling.java:63)
at com.stackify.example.TestExceptionHandling.main(TestExceptionHandling.java:58)

Повторные сообщения также не добавляют никакой информации. Как объясняется в лучшей практике №4, сообщение об исключении должно описывать исключительное событие. А трассировка стека сообщает вам, в каком классе, методе и строке было сгенерировано исключение.

Если вам нужно добавить дополнительную информацию, вы должны перехватить исключение и обернуть его в пользовательское. Но обязательно следуйте передовой практике номер 9.

public void wrapException(String input) throws MyBusinessException {
    try {
        // делает что-нибудь
    } catch (NumberFormatException e) {
        throw new MyBusinessException("Сообщение с описанием ошибки.", e);
    }
}

Итак, перехватывайте исключение, только если вы хотите его обработать. В противном случае укажите это в сигнатуре метода и позвольте вызывающей стороне позаботиться об этом.

9. Оберните исключение, не обрабатывая его

Иногда лучше поймать стандартное исключение и превратить его в настраиваемое. Типичным примером такого исключения является бизнес-исключение для конкретного приложения или платформы. Это позволяет вам добавлять дополнительную информацию, а также вы можете реализовать специальную обработку для вашего класса исключения.

Когда вы это сделаете, обязательно установите исходное исключение в качестве причины. Класс Exception предоставляет определенные методы конструктора, которые принимают Throwable в качестве параметра. В противном случае вы потеряете трассировку стека и сообщение об исходном исключении, что затруднит анализ исключительного события, вызвавшего ваше исключение.

public void wrapException(String input) throws MyBusinessException {
    try {
        // делает что-нибудь
    } catch (NumberFormatException e) {
        throw new MyBusinessException("Сообщение с описанием ошибки.", e);
    }
}

Резюме

Как вы видели, есть много разных вещей, которые вы должны учитывать, когда генерируете или перехватываете исключение. Большинство из них имеют цель улучшить читаемость вашего кода или удобство использования вашего API.

Чаще всего исключения являются одновременно механизмом обработки ошибок и средством связи. Поэтому вам следует обязательно обсудить передовые практики и правила, которые вы хотите применять, со своими коллегами, чтобы все понимали общие концепции и использовали их одинаково.

В нашей жизни нередко возникают ситуации, которые мы не планировали. К примеру, пошли вы утром умываться и с досадой обнаружили, что отключили воду. Вышли на улицу, сели в машину, а она не заводится. Позвонили другу, а он недоступен. И так далее и тому подобное… В большинстве случаев человек без труда справится с подобными проблемами. А вот как с непредвиденными ситуациями справляется Java, мы сейчас и поговорим.

Что называют исключением. Исключения в мире программирования

В программировании исключением называют возникновение ошибки (ошибок) и различных непредвиденных ситуаций в процессе выполнения программы. Исключения могут появляться как в итоге неправильных действий юзера, так и из-за потери сетевого соединения с сервером, отсутствии нужного ресурса на диске и т. п. Также среди причин исключений — ошибки программирования либо неверное использование API.

При этом в отличие от «человеческого мира», программное приложение должно чётко понимать, как поступать в подобной ситуации. И вот как раз для этого в Java и существует механизм исключений (exception).

Используемые ключевые слова

При обработке исключений в Java применяются следующие ключевые слова:
— try – служит для определения блока кода, в котором может произойти исключение;
— catch – необходим для определения блока кода, где происходит обработка исключения;
— finally – применяется для определения блока кода, являющегося необязательным, однако при его наличии он выполняется в любом случае вне зависимости от результата выполнения блока try.

Вышеперечисленные ключевые слова необходимы для создания в коде ряда специальных обрабатывающих конструкций: try{}finally{}, try{}catch, try{}catch{}finally.

Кроме того:
1. Для возбуждения исключения используем throw.
2. Для предупреждения в сигнатуре методов о том, что метод может выбросить исключение, применяем throws.

Давайте на примере посмотрим, как используются ключевые слова в Java-программе:

//метод считывает строку с клавиатуры

public String input() throws MyException {//предупреждаем с помощью throws,
// что метод может выбросить исключение MyException
      BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
    String s = null;
//в блок try заключаем код, в котором может произойти исключение, в данном
// случае компилятор нам подсказывает, что метод readLine() класса
// BufferedReader может выбросить исключение ввода/вывода
    try {
        s = reader.readLine();
// в блок  catch заключаем код по обработке исключения IOException
    } catch (IOException e) {
        System.out.println(e.getMessage());
// в блоке finally закрываем поток чтения
    } finally {
// при закрытии потока тоже возможно исключение, например, если он не был открыт, поэтому “оборачиваем” код в блок try
        try {
            reader.close();
// пишем обработку исключения при закрытии потока чтения
        } catch (IOException e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }

    if (s.equals("")) {
// мы решили, что пустая строка может нарушить в дальнейшем работу нашей программы, например, на результате этого метода нам надо вызывать метод substring(1,2), поэтому мы вынуждены прервать выполнение программы с генерацией своего типа исключения MyException с помощью throw
        throw new MyException("String can not be empty!");
    }
    return s;
}


Зачем нам механизм исключений?
Для понимания опять приведём пример из обычного мира. Представьте, что на какой-нибудь автодороге имеется участок с аварийным мостом, на котором ограничена грузоподъёмность. И если по такому мосту проедет грузовик со слишком большой массой, мост разрушится, а в момент этого ЧП ситуация для шофёра станет, мягко говоря, исключительной. И вот, дабы такого не произошло, дорожные службы заранее устанавливают на дороге соответствующие предупреждающие знаки. И тогда водитель, посмотрев на знак, сравнит массу своего авто со значением разрешённой грузоподъёмности и примет соответствующее решение, например, поедет по другой дороге. 
То есть мы видим, что из-за правильных действий дорожной службы шоферы крупногабаритных транспортных средств:

1) получили возможность заранее изменить свой путь;

2) были предупреждены об опасности;

3) были предупреждены о невозможности проезжать по мосту при определённых условиях.
Вот как наш жизненный пример соотносится с применением исключения на Java:

Исходя из вышесказанного, мы можем назвать одну из причин применения исключений в Java. Заключается она в возможности предупреждения исключительной ситуации для её последующего разрешения и продолжения работы программы. То есть механизм исключений позволит защитить написанный код от неверного применения пользователем путём валидации входящих данных. 
Что же, давайте ещё раз побудем дорожной службой. Чтобы установить знак, мы ведь должны знать места, где водителей ТС могут ждать различные неприятности. Это первое. Далее, нам ведь надо заготовить и установить знаки. Это второе. И, наконец, надо предусмотреть маршруты объезда, позволяющие избежать опасности. 
В общем, механизм исключений в Java работает схожим образом. На стадии разработки программы мы выполняем «ограждение» опасных участков кода в отношении наших исключений, используя блок try{}. Чтобы предусмотреть запасные пути, применяем блок catch{}. Код, выполняемый в программе при любом исходе, пишем в блоке finally{}. 
Иногда бывает, что мы не можем предусмотреть «запасной аэродром» либо специально желаем предоставить право его выбора юзеру. Но всё равно мы должны как минимум предупредить пользователя об опасности. Иначе он превратится в разъярённого шофёра, который ехал долго, не встретил ни одного предупреждающего знака и в итоге добрался до аварийного моста, проехать по которому не представляется возможным.
Что касается программирования на Java, то мы, когда пишем свои классы и методы, далеко не всегда можем предвидеть контекст их применения другими программистами в своих программах, а значит, не можем со стопроцентной вероятностью предвидеть правильный путь для разрешения исключительных ситуаций. Но предупредить коллег о возможной исключительной ситуации мы всё-таки должны, и это не что иное, как правило хорошего тона. 
Выполнить это правило в Java нам как раз и помогает механизм исключений с помощью throws. Выбрасывая исключение, мы, по сути, объявляем общее поведение нашего метода и предоставляем пользователю метода право написания кода по обработке исключения. 
Предупреждаем о неприятностях
Если мы не планируем обрабатывать исключение в собственном методе, но желаем предупредить пользователей метода о возможной исключительной ситуации, мы используем, как это уже было упомянуто, ключевое слово throws. В сигнатуре метода оно означает, что при некоторых обстоятельствах метод может выбросить исключение. Это предупреждение становится частью интерфейса метода и даёт право пользователю на создание своего варианта реализации обработчика исключения. 
После упоминания ключевого слова throws мы указываем тип исключения. Как правило, речь идёт о наследниках класса Exception Java. Но так как Java — это объектно-ориентированный язык программирования, все исключения представляют собой объекты. 

Иерархия исключений в Java
Когда возникают ошибки при выполнении программы, исполняющая среда Java Virtual Machine обеспечивает создание объекта нужного типа, используя иерархию исключений Java — речь идёт о множестве возможных исключительных ситуаций, которые унаследованы от класса Throwable — общего предка. При этом исключительные ситуации, которые возникают в программе, делят на 2 группы:

1. Ситуации, при которых восстановление нормальной дальнейшей работы невозможно.

2. Ситуации с возможностью восстановления. 
К первой группе можно отнести случаи, при которых возникают исключения, которые унаследованы из класса Error. Это ошибки, возникающие во время выполнения программы при сбое работы Java Virtual Machine, переполнении памяти либо сбое системы. Как правило, такие ошибки говорят о серьёзных проблемах, устранение которых программными средствами невозможно. Данный вид исключений в Java относят к неконтролируемым исключениям на стадии компиляции (unchecked). К этой же группе относятся и исключения-наследники класса Exception, генерируемые Java Virtual Machine в процессе выполнения программы — RuntimeException. Данные исключения тоже считаются unchecked на стадии компиляции, а значит, написание кода по их обработке необязательно. 
Что касается второй группы, то к ней относят ситуации, которые можно предвидеть ещё на стадии написания приложения, поэтому для них код обработки должен быть написан. Это контролируемые исключения (checked). И в большинстве случаев Java-разработчики работают именно с этими исключениями, выполняя их обработку. 
Создание исключения
В процессе исполнения программы исключение генерируется Java Virtual Machine либо вручную посредством оператора throw. В таком случае в памяти происходит создание объекта исключения, выполнение основного кода прерывается, а встроенный в JVM обработчик исключений пробует найти способ обработать это самое исключение. 
Обработка исключения
Обработка исключений в Java подразумевает создание блоков кода и производится в программе посредством конструкций try{}finally{}, try{}catch, try{}catch{}finally. 

В процессе возбуждения исключения в try обработчик исключения ищется в блоке catch, который следует за try. При этом если в catch присутствует обработчик данного вида исключения, происходит передача управления ему. Если же нет, JVM осуществляет поиск обработчика данного типа исключения, используя для этого цепочку вызова методов. И так происходит до тех пор, пока не находится подходящий catch. После того, как блок catch выполнится, управление переходит в необязательный блок finally. Если подходящий блок catch найден не будет, Java Virtual Machine остановит выполнение программы, выведя стек вызовов методов под названием stack trace. Причём перед этим выполнится код блока finally при наличии такового. 
Рассмотрим практический пример обработки исключений:
public class Print {

     void print(String s) {
        if (s == null) {
            throw new NullPointerException("Exception: s is null!");
        }
        System.out.println("Inside method print: " + s);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Print print = new Print();
        List list= Arrays.asList("first step", null, "second step");

        for (String s:list) {
            try {
                print.print(s);
            }
            catch (NullPointerException e) {
                System.out.println(e.getMessage());
                System.out.println("Exception was processed. Program continues");
            }
            finally {
                System.out.println("Inside bloсk finally");
            }
            System.out.println("Go program....");
            System.out.println("-----------------");
        }

    }
    }


А теперь глянем на результаты работы метода main: 
Inside method print: first step
Inside bloсk finally
Go program....
-----------------
Exception: s is null!
Exception was processed. Program continues
Inside bloсk finally
Go program....
-----------------
Inside method print: second step
Inside bloсk finally
Go program....
-----------------


Блок finally чаще всего используют, чтобы закрыть открытые в try потоки либо освободить ресурсы. Но при написании программы уследить за закрытием всех ресурсов возможно не всегда. Чтобы облегчить жизнь разработчикам Java, была предложена конструкция try-with-resources, автоматически закрывающая ресурсы, открытые в try. Используя try-with-resources, мы можем переписать наш первый пример следующим образом:
public String input() throws MyException {
    String s = null;
    try(BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))){
        s = reader.readLine();
   } catch (IOException e) {
       System.out.println(e.getMessage());
   }
    if (s.equals("")){
        throw new MyException ("String can not be empty!");
    }
    return s;
}


А благодаря появившимся возможностям Java начиная с седьмой версии, мы можем ещё и объединять в одном блоке перехват разнотипных исключений, делая код компактнее и читабельнее:
public String input() {
    String s = null;
    try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))) {
        s = reader.readLine();
        if (s.equals("")) {
            throw new MyException("String can not be empty!");
        }
    } catch (IOException | MyException e) {
        System.out.println(e.getMessage());
    }
    return s;
}


Итоги
Итак, применение исключений в Java повышает отказоустойчивость программы благодаря использованию запасных путей. Кроме того, появляется возможность отделить код обработки исключительных ситуаций от логики основного кода за счёт блоков catch и переложить обработку исключений на пользователя кода посредством throws.
Основные вопросы об исключениях в Java
1.Что такое проверяемые и непроверяемые исключения?

Если говорить коротко, то первые должны быть явно пойманы в теле метода либо объявлены в секции throws метода. Вторые вызываются проблемами, которые не могут быть решены. Например, это нулевой указатель или деление на ноль. Проверяемые исключения очень важны, ведь от других программистов, использующих ваш API, вы ожидаете, что они знают, как обращаться с исключениями. К примеру, наиболее часто встречаемое проверяемое исключение — IOException, непроверяемое — RuntimeException.

2.Почему переменные, определённые в try, нельзя использовать в catch либо finally?

Давайте посмотрим на нижеследующий код. Обратите внимание, что строку s, которая объявлена в блоке try, нельзя применять в блоке catch. То есть данный код не скомпилируется.
try {
    File file = new File("path");
    FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
    String s = "inside";
} catch (FileNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
    System.out.println(s);
}


А всё потому, что неизвестно, где конкретно в try могло быть вызвано исключение. Вполне вероятно, что оно было вызвано до объявления объекта.

3.Почему Integer.parseInt(null) и Double.parseDouble(null) вызывают разные исключения?

Это проблема JDK. Так как они были разработаны разными людьми, то заморачиваться вам над этим не стоит:
Integer.parseInt(null);
// вызывает java.lang.NumberFormatException: null

Double.parseDouble(null);
// вызывает java.lang.NullPointerException


4.Каковы основные runtime exceptions в Java?

Вот лишь некоторые из них:
IllegalArgumentException
ArrayIndexOutOfBoundsException


Их можно задействовать в операторе if, если условие не выполняется:
if (obj == null) {
   throw new IllegalArgumentException("obj не может быть равно null");


5.Возможно ли поймать в одном блоке catch несколько исключений?

Вполне. Пока классы данных исключений можно отследить вверх по иерархии наследования классов до одного и того же суперкласса, возможно применение только этого суперкласса.

6.Способен ли конструктор вызывать исключения?

Способен, ведь конструктор — это лишь особый вид метода. 
class FileReader{
    public FileInputStream fis = null;

    public FileReader() throws IOException{
        File dir = new File(".");//get current directory
        File fin = new File(dir.getCanonicalPath() + File.separator + "not-existing-file.txt");
        fis = new FileInputStream(fin);
    }
}


7.Возможен ли вызов исключений в final?

В принципе, можете сделать таким образом:
public static void main(String[] args) {
    File file1 = new File("path1");
    File file2 = new File("path2");
    try {

        FileInputStream fis = new FileInputStream(file1);
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream(file2);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}


Но если желаете сохранить читабельность, объявите вложенный блок try-catch в качестве нового метода и вставьте вызов данного метода в блок finally.
finally. 
public static void main(String[] args) {
    File file1 = new File("path1");
    File file2 = new File("path2");
    try {

        FileInputStream fis = new FileInputStream(file1);
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        methodThrowException();
    }
}

Исключение — ошибка, которая нарушает нормальную работу программы. Java обеспечивает надежный объектно-ориентированный способ обработки исключений. Именно его мы и будем изучать в этом руководстве. 

Исключение может возникнуть в разного рода ситуациях: неправильные входные данные, аппаратный сбой, сбоя сетевого соединения, ошибка при работе с базой данных и т.д. Именно поэтому любой Java программист должен уметь правильно обрабатывать исключения, понимать причины их появления и следовать лучшим практикам работы с исключениями даже в небольших проектах.

Java — объектно-ориентированный язык программирования, поэтому всякий раз, когда происходит ошибка при выполнении инструкции, создается объект-исключение, а затем нормальный ход выполнения программы останавливается и JRE пытается найти кого-то, кто может справиться (обработать) это исключение. Объект-исключение содержит много информации об отладке, а именно номер строки, где произошло исключение, тип исключения и т.д.

Что и как происходит, когда появляется ошибка

Когда в методе происходит исключение, то процесс создания объекта-исключения и передачи его в Runtime Environment называется «бросать исключение».

После создания исключения, Java Runtime Environment пытается найти обработчик исключения.

Обработчик исключения — блок кода, который может обрабатывать объект-исключение.

Логика нахождения обработчика исключений проста — прежде всего начинается поиск в методе, где возникла ошибка, если соответствующий обработчик не найден, то происходит переход к тому методу, который вызывает этот метод и так далее.

Пример

У нас есть 3 метода, каждый из которых вызывает друг-друга: А -> В -> С (А вызывает В, а В вызывает С). Если исключение появляется в методе C, то поиск соответствующего обработчика будет происходить в обратном порядке: С -> В -> А (сначала там, где было исключение — в С, если там нет обработчика, то идем в метод В — если тут тоже нет, то идем в А).

Если соответствующий обработчик исключений будет найден, то объект-исключение передаётся обработчику.

Обработать исключение — значит «поймать исключение».

Если обработчик исключений не был найден, то программа завершает работу и печатает информации об исключении.

Обратите внимание, что обработка исключений в Java — это фреймворк, который используется только для обработки ошибок времени выполнения. Ошибки компиляции не обрабатываются рамках обработки исключений.

Основные элементы обработки исключений в Java

Мы используем определенные ключевые слова в для создания блока обработки исключений. Давайте рассмотрим их на примере. Также мы напишем простую программу для обработки исключений.

• Бросить исключение (throw) — ключевое слово, которое используется для того, чтобы бросить исключение во время выполнения. Мы знаем, что Java Runtime начинает поиск обработчика исключений как только оно будет брошено, но часто нам самим нужно генерировать исключение в нашем коде, например, в программе авторизации, если какое-то поле null. Именно для таких случаем и существует возможность бросить исключение.
• throws — когда мы бросаем исключение в методе и не обрабатываем его, то мы должны использовать ключевое слово throws в сигнатуре метода для того, чтобы пробросить исключение для обработки в другом методе. Вызывающий метод может обработать это исключение или пробросить его еще дальше с помощью throws в сигнатуре метода. Следует отметить, что пробрасывать можно сразу несколько исключений.
• Блок try-catch используется для обработки исключений в коде. Слово try — это начало блока обработки, catch — конец блока для обработки исключений. Мы можем использовать сразу несколько блоков catch при одном try. catch в качестве параметра принимает тип исключения для обработки.
• finally — необязательная завершающая конструкция блока try-catch. Как только исключение остановило процесс исполнения программы, в finally мы можем безопасно освободить какие-то открытые ресурсы. Следует отметить, что finally блок выполняется всегда — не смотря на появление исключительной ситуации.

Давайте посмотрим простую программу обработки исключений в Java.

А в консоле эта программа напишет такое:

Обратите внимание, что метод testException() бросает исключение, используя ключевое слово throw, а в сигнатуре метода используется ключевое слово throws, чтобы дать понять вызывающему методу тип исключений, которые может бросить testException().

Важные моменты в обработке исключений:

• Нельзя использовать блоки catch или finally без блока try.
• Блок try также может быть использован только с catch блоком, или только с finally блоком, или с тем и другим блоком.
• Мы можем использовать несколько блоков catch только с одним try.
• try-catch блоки могут быть вложенными — этим они очень похожи на if-else конструкции.
• Мы можем использовать только один, блок finally в одном try-catch.

Иерархия исключений в Java

Java исключения являются иерархическими, а наследование используется для категоризации различных типов исключений. Throwable — родительский класс в иерархии Java исключений. Он имеет два дочерних объекта — Error и Exception. Исключения далее разделены на проверяемые исключения и исключения времени выполнения.

1. Error — это тип ошибок, которые выходят за рамки вашей программы, их невозможно предвидеть или обработать. Это может быть аппаратный сбой, «поломка» JVM или ошибка памяти. Именно для таких необычных ситуаций есть отдельная иерархия ошибок. Мы должны просто знать, что такие ошибки есть и не можем справиться с такими ситуациями. Примеры Error: OutOfMemoryError и StackOverflowError.
2. Проверяемые исключения (Checked Exceptions) — тип исключений, которые мы можем предвидеть в программе и попытаться обработать, например, FileNotFoundException. Мы должны поймать это исключение и написать внятное и полезное сообщение пользователю о том, что произошло (также желательно логировать ошибки). Exception — родительский класс всех проверяемых исключений (Checked Exceptions). Если мы бросили проверяемое исключение, то должны поймать его в том же методе или должны пробросить его с помощью ключевого слова throws.
3. Runtime Exception — это ошибки программиста. Например, пытаясь получить элемент из массива, мы должны проверить длину массива, прежде чем пытаться получить элемент — в противном случае это может быть брошен ArrayIndexOutOfBoundException. RuntimeException — родительский класс для всех Runtime исключений. Если мы сами бросаем Runtime Exception в методе, то не обязательно указывать в сигнатуре метода ключевое слово throws.

На рисунке 1 представлена иерархия исключений в Java:

Рисунок 1 — Иерархия исключений в Java

 Полезные методы в обработке исключений

Класс Exception и все его подклассы не содержат какие-либо методы для обработки исключений. Все предоставляемые методы находятся в базовом классе Throwable. Подклассы класса Exception созданы для того, чтобы определять различные виды исключений. Именно поэтому при обработке исключений мы можем легко определить причину и обработать исключение в соответствии с его типом.

Полезные методы класса Throwable:

1. public String getMessage() — этот метод возвращает сообщение, которое было создано при создании исключения через конструктор.
2. public String getLocalizedMessage() — метод, который переопределяют подклассы для локализации конкретное сообщение об исключении. В реализации Throwable класса этот метод просто использует метод getMessage(), чтобы вернуть сообщение об исключении (Throwable на вершине иерархии — ему нечего локализировать, поэтому он вызывает getMessage()).
3. public synchronized Throwable getCause() — этот метод возвращает причину исключения или идентификатор в виде null, если причина неизвестна.
4. public String toString() — этот метод возвращает информацию о Throwable в формате String.
5. public void printStackTrace() — этот метод выводит информацию трассировки стека в стандартный поток ошибок, этот метод перегружен и мы можем передать PrintStream или PrintWriter в качестве аргумента, чтобы написать информацию трассировки стека в файл или поток.

Автоматическое управление ресурсами и улучшения блока перехвата ошибок в Java 7

Если вам нужно перехватывать много исключений в одном блоке try-catch, то блок перехвата будет выглядеть очень некрасиво и в основном будет состоять из избыточного кода. Именно поэтому в Java 7 это было значительно улучшено и теперь мы можем перехватывать несколько исключений в одном блоке catch.

Это выглядит следующим образом:

Как видим, здесь блок catch перехватывает сразу несколько исключений — это очень красиво, компактно и удобно.

В большинстве случаев мы используем блок finally для того, чтобы закрыть открытые потоки, подключения или освободить другие ресурсы. Очень часто мы забываем закрыть и получаем runtime исключения. Такие исключения трудно отлаживать. Поэтому в Java 7 был введен try с ресурсами, где мы можем открыть ресурс в самом try и использовать его внутри блока try-catch. Когда программа заканчивает выполнение блока try-catch, то среда выполнения автоматически закрывает эти ресурсы. Вот пример try-catch блока с ресурсами:

Создание своих классов исключений

Java предоставляет много классов исключений, но иногда нам может понадобиться создать свои «кастомные» классы исключений. Это может понадобиться для того, чтобы уведомить абонента о конкретном типе исключения с соответствующим сообщением. Например, мы напишем метод для обработки только текстовых файлов, поэтому мы можем написать свой класс исключений и передавать соответствующий код ошибки, когда кто-то передает неподходящий тип файла в качестве входных данных.

Вот пример своего класса исключений и его использование:

А теперь проверим в работе наш класс MyException:

Полезные советы по обработке исключений в Java

1. Не используйте для перехвата исключений класс Exception. В иерархии исключений есть множество классов на все случаи жизни вашей программы, которые не только эффективно обработают конкретную ошибку, но и предоставят полезную для пользователя и отладки информацию.
2. Бросайте исключение как можно раньше. Это является хорошей практикой программирования на Java.
3. Ловите исключения только тогда, когда сможете эффективно для пользователя и отладки их обработать.
4. Освобождайте ресурсы. Перехватывая исключение всегда закрывайте открытые ресурсы. Еще проще и эффективнее это делать с Java 7. Используйте try с ресурсами для лаконичного и красивого кода.
5. Логируйте исключения. Логируйте сообщения, которые предоставляет исключение. В большинстве случаев это даст вам четкое понимание причин и поможет в отладке. Не оставляйте пустым блок catch, иначе он будет просто поглощать исключение без каких-либо значимых деталей для отладки.
6. Один catch для нескольких исключений. Используйте преимущества Java 7 для удобства и красоты вашего кода.
7. Используйте свои исключения. Это позволит вам лучше чувствовать свою программу и эффективнее с ней работать.
8. Соглашения об именовании. Когда вы создать свои классы исключений, следите за тем, что из самого названия класса будет ясно, что это исключение.
9. Используйте исключения с умом. Бросить исключение — достаточно дорогостоящая в Java операция. Возможно, в некоторых случаях будем уместно не бросать исключений, а вернуть, например, логическую переменную, которая обозначала успешное или не успешное выполнение метода.
10. Документируйте исключения. Желательно писать javadoc @throws для ваших исключений. Это будет особенно полезно в тех случаях, когда ваша программа предоставляет интерфейс для работы с другими приложениями.

Вот и все, что нужно знать об обработке исключений в Java.