异常处理与输入输出
流


要点导读

本章内容需要与配套的主教材《Java语言程序设计》(第3版)第5章配合学习。

主教材第5章介绍了异常处理与输入输出流。异常(Exception)又称为例外,是特殊的
运行错误对象。Java提供了异常处理机制,在Exception类中定义了程序产生异常的条件。
对待异常通常并不是简单地结束程序,而是转去执行某段特殊代码处理这个异常,设法恢复
程序继续执行。Java中预定义的常用异常有ArithmeticException、NulPointerException、
ArayIndexOutOfBoundsException、NegativeAraySizeException、FileNotFoundException、
IOException等。对于异常,可以声明抛出,由调用方法处理,也可以捕获并处理。抛出异
常使用throws子句实现,捕获和处理异常使用try、catch和finaly语句。程序员也可以自
定义异常类,表示某种异常。

在Java中输入/输出操作通常都是通过输入/输出流来实现的。一个流就是一个从源
流向目的地的数据序列。输入/输出流可以与各种数据源和目标相连。Java所有的输入和
输出操作都要通过IO包中的一些流类的方法来实现。从流的方向划分,可以分为输入流
和输出流;从流的分工划分,可以分为节点流和处理流;从流的内容划分,可以分为面向字符
的流和面向字节的流。

jaai另外,

v.o包中提供了用于读写文本文件和二进制文件的类和方法, 对于大文件的
读写,可以使用缓冲流提高效率。File类是IO包中唯一表示磁盘文件信息的对象,它定义
了一些与平台无关的方法来操纵文件。jau.p包中提供了一些类,可以以压缩格式对
av.tilzi
流进行读写。jav.o包中提供了专门用于对象信息存储和读取的输入输出流类

aiObjcIpttejctuSram 。jv.o包提供了RnsFie类用于

etnuSram和ObetOuptteaaiadomAcel
随机文件的创建和访问
。


实验
5 
异常处理与输入输出流

一、实验目的

(1)了解Java的异常处理机制,会编写异常处理程序。
(2)理解输入输出(流的概念,掌握其分类。
I/O)

(3)掌握文本文件读写、二进制文件读写、处理流类的概念和用法、对象序列化。

(4)掌握File类、压缩流类、随机读写流类。
(5)遇到I/O 方面的问题,能够自行查阅API文档解决。
二、实验任务
1.函数返回及异常处理 
目测以下程序代码能编译通过吗? 不能的话有什么错误? 若有错误则尝试在不改变原
程序语义的情况下,给出两种解决方案并分别实现在Calculator1.java和Calculator2.java 
中,解决针对Exception的错误。找错误时先不使用IDE辅助,尽可能找出所有错误。 
public class Calculator { 
public float getValue(String type) throws Exception { 
//获得产品单价 
if (type.equals("cookie")) { 
return 1.11f; 
} else if (type.equals("pie")) { 
return 5.5f; 
} 
} 
public int getValue(String type) throws Exception { 
//获得产品数量 
if (type.equals("cookie")) { 
return 10; 
} else { 
return 20; 
} 
} 
public float calculate() { 
float price = getValue("cookie"); 
int amount = getValue("cookie"); 
return price * amount; 
} 
} 
2.商品找零
从键盘上输入一件商品的价格(0.01~5.00元)。如果支付5元,给出一种找零方案,使
得所找纸币及硬币的个数最少。例如,输入物品价格1.68元,给出找零方案2元1张,1元
1张,2角1个,1角1个,2分1个。可找币种类包括所有发行的纸币和硬币。
如果输入在0.01~5.00范围内则给出方案并继续等待下个输入;如果输入0,则程序退
出。如果输入3位(含)以上的小数,例如3.618,则抛出自定义异常WrongFormatException, 
并让用户继续重新输入;如果输入负数或者大于5 的数值,则抛出自定义异常
·42· Java语言程序设计实践教程

第5章异常处理与输入输出流·43· 

InputOutOfRangeException,并且程序终止。

3.各种输入/输出流的特点
简要回答问题:FileReader和FileInputStream有什么共同点? 有什么区别? 

读写文件时,可直接使用FileReader/FileWriter,FileInputStream/FileOutputStream 。
也可以在其上套上一层BuferedReader/BuferedWriter,BuferedInputStream/
BuferedOutputStream 。这两种方法有什么区别? 一般读写较大文件时应该使用哪种
方法? 

写一行代码说明如何在FileReader上再套一层BuferedReader。

4.继续完善记账软件:对象序列化
在实验四的实验任务3基础上继续完善记账软件,增加对象序列化功能。

(1)思考如何给mycon.dlDa序列化一个所有成员变量都
autmoe.el实现对象序列化, 
不是nul 
的NormalDeal对象(给它的所有成员变量赋值),可以序列化成功吗? 还需要对
其他的类做什么修改? 为什么? 

(2)保存二进制文件。
随机生成10个不同类型的具体Deal对象。要求类型、日期等变量为随机值。将它们
以二进制的形式保存到文件中(deldt)。

a.a
(3)保存文本文件。
将上题中保存的文件读入,并以一定格式显示到屏幕上,显示的同时将这些文本写入文
本文件delepr.x

arottt。

(4)文件打包成zip文件。
a.aelepr.elz
编程将本任务中生成的deldt和darottxt打包成da.ip文件
。
5.附加题:编码转换
通过字节流类和字符流类,配合byte[]和String类。实现一个文件到另一个文件的编
码转换。例如,从GBK编码到UTF-8编码等的转换。了解Java相关的编码转换问题。

三、实验步骤

1.解决实验任务1中的编译错误
(1)目测题目中代码的编译错误。指出这些错误,并设计出两种异常的处理方法。
(2)将两种解决方案实现。
2.验证实验任务1的程序
(1)创建项目exp5,创建Java包,名称为“roblem1”。
(2)在problem1包下创建Calculatorjavap
。将题目中的代码输入,并编译。看看自己
是否找到了所有的错误。编译器只显示最层的错误,将高层的错误修改后可以看到更细
节的错误。实际应该找到3个不同类型的编译错误。高(.) 
(3)在problem1包下创建Calculator1.ava和Calculator2.ava。在不大量改变原程序
jj
语义的情况下,修改Caluao.aa中的错误。分别将两种修改方案在这两个类中实现。

cltrjv

3.完成实验任务2商品找零
(1)在项目exp5中创建新的包和类。创建Java包,名称为“problem2”。在problem2 
gj
包下创建ChaneCalculator.ava。


(2)创建WrongFormatException.java,InputOutOfRangeException.java。并实现这两
个自定义异常类。
(3)在ChangeCalculator类中实现题目中要求的方法。
(4)对程序进行验证,输入以下数值验证程序的输出。 
输入: 0 输出: 程序退出
输入: 5.00 输出: 无须找零的方案
输入: 1.68 输出: 2 元1 张,1 元1 张,2 角1 个,1 角1 个,2 分1 个的方案
输入: 0.01 输出: 2 元2 张,5 角1 个,2 角2 个,5 分1 个,2 分2 个的方案
输入: 2.222 输出: 显示异常WrongFormatException 并等待重新输入
输入: 6.05 输出: 显示异常InputOutOfRangeException 并退出
注意:此题最容易出现的错误是少找一分钱,例如,输入0.01时,输出的不是2个2分, 
而是1个2分和1个1分。其原因在于浮点数在计算机中的表示是不精确的。此题中,如
果要知道某浮点数对应的整数,可以使该浮点数加上一个很小的数,并对结果取整。例如, 
对浮点数8.99,如果想得到结果9,可以使8.99加上0.02,再取整,就可以得到整数9,即 
float f = 8.99; 
int i = (int)(f + 0.02); 
此时i的值为9。
4.完成改进版的记账软件
(1)复习、理解流的概念、分类、功能,理解流的套接。思考如何给myaccount.model. 
Deal实现对象序列化。
(2)打开MyAccount工程,将题目要求的代码实现在myaccount.util包下。
(3)实现RandomDealWriter类。
(4)实现TextDealWriter类。
(5)实现DealZipWriter类。
5.实现实验任务5的编码转换程序(附加,选做) 
在目录exp5下创建Java包,名称为“problem5”。在problem5包下创建EncodeTransfer. 
java,在其中完成实验任务5。
(1)使用FileInputStream 类从源文件读取内容。
(2)使用String类的getBytes("GBK")方法将源文件内容解码。
(3)使用String类的编码构造方法String(xxx,"UTF-8")将内容进行重新编码。
(4)使用FileWriter类将新编码输出到目标文件。
习题解答
1.什么是异常? 解释抛出异常和捕获异常的含义。
解: 
异常(Exception)又称为例外,是特殊的运行错误对象,对应着Java语言特定的运行错
·44· Java语言程序设计实践教程

误处理机制。抛出是指:不在当前方法内处理异常,而是把异常抛出到调用方法中。捕获
是指:使用try{}catch(){}块,捕获到所发生的异常,并进行相应的处理。
2.简述Java的异常处理机制。
解: 
在一个方法的运行过程中,如果发生了异常,则这个方法(或者是Java虚拟机)便生成
一个代表该异常的对象(包含该异常的详细信息),并将它交给运行时系统,运行时系统查找
方法的调用栈,从生成异常的方法开始进行回溯,直到找到包含相应异常处理的方法为止。
3.系统定义的异常与用户自定义的异常有何不同? 如何使用这两类异常? 
解: 
系统定义的异常是Java处理程序错误的一种方式,系统为可能产生非致命性错误的代
码段设计错误处理模块,例如,整数除法中,除数为0等。用户自定义异常是为了防止程序
中断或是出现未知错误。
4.用户程序如何自定义异常? 编程实现一个用户自定义异常。
解: 
用户自定义异常类时,只需继承类Exception即可。
新建Exe5_4.java文件,其内容为: 
class AgeBelowZeroExeption extends Exception{ 
public AgeBelowZeroExeption() { 
super("Age is below zero"); 
} 
}p
ublic class Exe5_4 { 
private int age; 
public static void setAge(int age) throws AgeBelowZeroExeption{ 
if (age < 0) 
throw new AgeBelowZeroExeption(); 
} 
public static void main(String[]args) { 
try { 
setAge(-2); 
} 
catch (Exception e) { 
System.out.println(e); 
} 
} 
}
程序的输出结果如下。 
AgeBelowZeroExeption: Age is below zero 
5.模仿文本文件复制的例题,编写对二进制文件进行复制的程序。
第5章 异常处理与输入输出流·45·

解: 
新建Exe5_5.java文件,其内容为: 
import java.io.*; 
class BinaryFileCopy { //声明一个类 
String sourceName, destName; 
FileInputStream source; 
FileOutputStream dest; 
String line; 
//这个私有方法用来打开源文件和目的文件,如无异常则返回true 
private boolean openFiles() { 
try { 
source = new FileInputStream(sourceName); //打开源文件 
} 
catch (IOException iox) { 
System.out.println("Problem opening " + sourceName); 
//出现异常显示出错信息 
return false; 
} 
try { 
dest = new FileOutputStream(destName); //打开目的文件 
} 
catch (IOException iox) { 
System.out.println("Problem opening " + destName); 
return false; 
} 
return true; 
} 
private boolean copyFiles() { //这个私有方法用来复制文件,如无异常返回true 
try { 
byte[]buf = new byte[512]; 
int num = source.read(buf); //从源文件读取数据 
while (num > 0) { //只要能够读取数据,就继续读 
dest.write(buf, 0, num); //向目标文件写入 
num = source.read(buf); //从源文件读取数据 
} 
} 
catch (IOException iox) { 
System.out.println("Problem reading or writing"); 
return false; 
} 
return true; 
} 
private boolean closeFiles() { //此私有方法用来关闭文件,如无异常返回true 
boolean retVal = true; 
·46· Java语言程序设计实践教程

try { 
source.close(); 
} 
catch (IOException iox) { 
System.out.println("Problem closing " + sourceName); 
retVal = false; 
} 
try { 
dest.close(); 
} 
catch (IOException iox) { 
System.out.println("Problem closing " + destName); 
retVal = false; 
} 
return retVal; 
} 
public boolean copy(String src, String dst) { 
//这个类中唯一的公有方法,需两个字符串参数 
sourceName = src; 
destName = dst; 
//调用三个私有方法,若都正常返回true,有问题则返回false,并显示相应出错信息 
return openFiles() && copyFiles() && closeFiles(); 
} 
}p
ublic class Exe5_5 { 
public static void main(String[]args) { //main()函数为程序入口 
if (args.length == 2) //要求提供两个参数作为源和目标文件名 
{ 
new BinaryFileCopy().copy(args[0], args[1]); 
} //新建一个CopyMaker 类的对象并执行其copy()方法,参数由命令行提供 
else { 
//如果不是两个参数,则给出提示信息,程序结束 
System.out.println("Please Enter File names"); 
} 
} 
} 
6.创建存储若干随机整数的文本文件,文件名、整数的个数及范围均由键盘输入。
解: 
使用Keyboard类获得输入,Keyboard类如下。新建Keyboard.java文件,其内容为: 
import java.util.Scanner; 
import java.io.*; 
public class Keyboard {
第5章 异常处理与输入输出流·47·

static BufferedReader inputStream = new BufferedReader(new 
InputStreamReader(System.in)); 
public static int getInteger() { 
try { 
return (Integer.valueOf(inputStream.readLine().trim()).intValue()); 
} catch (Exception e) { 
e.printStackTrace(); 
return 0; 
} 
} 
public static String getString() { 
try { 
return inputStream.readLine(); 
} catch (Exception e) { 
e.printStackTrace(); 
return null; 
} 
} 
}
新建Exe5_6.java文件,其内容为: 
import java.io.*; 
import java.util.*; 
public class Exe5_6 { 
public static void main(String[]args) { 
System.out.println("请输入文件名: "); 
String fileName = Keyboard.getString(); 
System.out.println("请输入整数的个数: "); 
int count = Keyboard.getInteger(); 
System.out.println("请输入整数范围(最小): "); 
int rangeLow = Keyboard.getInteger(); 
System.out.println("请输入整数范围(最大): "); 
int rangeHigh = Keyboard.getInteger(); 
File f = new File(fileName); 
try { 
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(f)); 
Random r = new Random(); 
int range = rangeHigh - rangeLow; 
for(int i = 0; i < count; i++) { 
int number = r.nextInt(range); 
number += rangeLow; 
bw.write(((Integer)number).toString()); 
bw.write("\r\n"); 
} 
·48· Java语言程序设计实践教程

bw.close(); 
} 
catch(Exception e) { 
System.out.println(e); 
System.exit(-1); 
} 
} 
} 
7.分别使用FileWriter和BufferedWriter往文件中写入10万个随机数,比较用时的
多少。解
: 
新建Exe5_7.java文件,其内容为: 
import java.io.*; 
import java.util.*; 
public class Exe5_7 { 
public static void main(String[]args) throws IOException { 
File f1 = new File("D:/random1.txt"); 
FileWriter fw = new FileWriter(f1); 
Random r = new Random(); 
Calendar start = Calendar.getInstance(); 
for (int i = 0; i < 100000; i++) { 
int number = r.nextInt(100); 
fw.write(((Integer) number).toString()); 
} 
fw.close(); 
Calendar end = Calendar.getInstance(); 
long time = end.getTimeInMillis() - start.getTimeInMillis(); 
System.out.println("使用FileWriter 的时间为" + time + "毫秒"); 
File f2 = new File("D:/random2.txt"); 
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(f2)); 
start = Calendar.getInstance(); 
for (int i = 0; i < 100000; i++) { 
int number = r.nextInt(100); 
bw.write(((Integer) number).toString()); 
} 
bw.close(); 
end = Calendar.getInstance(); 
time = end.getTimeInMillis() - start.getTimeInMillis(); 
System.out.println("使用BufferedWriter 的时间为" + time + "毫秒"); 
} 
}
程序某次执行的结果为:
第5章 异常处理与输入输出流·49·

使用FileWriter 的时间为162 毫秒
使用BufferedWriter 的时间为15 毫秒
8.用记事本程序创建一篇包含几十个英语单词的小文章,要求从屏幕输出每一个
单词。提
示:查阅StreamTokenizer、StringTokenizer类的说明。
解: 
新建Exe5_8.java文件,其内容为: 
import java.io.*; 
import java.util.*; 
public class Exe5_8 { 
public static void main(String[]args) throws IOException { 
File f = new File("D:/word.txt"); 
FileReader fr = new FileReader(f); 
char[]buf = new char[(int) f.length()]; 
int num = fr.read(buf, 0, buf.length); 
String contents = new String(buf); 
StringTokenizer st = new StringTokenizer(contents); 
while (st.hasMoreTokens()) { 
String s = st.nextToken(); 
System.out.println(s); 
} 
} 
} 
9.从键盘输入一系列字母,将其存储到文件中,对其进行升序排序后,存到另一个文件
中,并显示在屏幕上。
解: 
新建Exe5_9.java文件,其内容为: 
import java.io.*; 
import java.util.*; 
public class Exe5_9 { 
public static void main(String[]args) throws IOException{ 
System.out.println("请输入字母序列:"); 
String s = Keyboard.getString(); 
File f1 = new File("D:/a.txt"); 
FileWriter fw = new FileWriter(f1); 
fw.write(s); 
byte[]buf = s.getBytes(); 
//进行升序排序 
for (int i = 0; i < buf.length - 1; i++) { 
for (int j = i + 1; j < buf.length; j++) { 
·50· Java语言程序设计实践教程