一篇搞懂Java 中的异常处理-优快云博客

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在 Java 编程中，异常处理是保障程序稳健性和可靠性的关键环节。合理的异常处理机制能让程序在面对错误时，避免崩溃，保持良好的运行状态。本文将深入探讨 Java 中的异常处理，帮助开发者更好地理解和运用这一重要特性。

一、异常的概念

异常是指在程序运行过程中出现的意外情况，这些情况会导致程序的正常流程被中断。例如，当程序尝试读取一个不存在的文件、进行除数为零的运算或者网络连接突然中断时，就会引发异常。Java 通过异常类来表示各种异常情况，这些异常类都继承自Throwable类。

二、异常的类型

1. 检查型异常（Checked Exceptions）

检查型异常是在编译阶段就必须处理的异常。如果方法可能会抛出检查型异常，那么调用该方法的代码必须显式地处理这些异常，否则编译无法通过。例如，IOException就是一种常见的检查型异常，当进行文件读写操作时，可能会遇到文件不存在、权限不足等问题，此时就会抛出IOException。

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class CheckedExceptionExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileReader reader = new FileReader("nonexistentFile.txt");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2. 非检查型异常（Unchecked Exceptions）

非检查型异常包括运行时异常（Runtime Exceptions）和错误（Errors）。运行时异常如NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException等，通常是由于程序逻辑错误导致的，编译器不会强制要求处理这类异常。错误则是指系统级的问题，如OutOfMemoryError，这类错误通常是程序无法控制的，一般也不需要在代码中显式处理。

public class UncheckedExceptionExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1, 2, 3};
        try {
            System.out.println(array[3]); // 会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

三、异常的捕获与处理

在 Java 中，使用try-catch块来捕获和处理异常。try块中放置可能会抛出异常的代码，catch块用于捕获并处理特定类型的异常。

public class ExceptionHandlingExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int result = 10 / 0; // 会抛出ArithmeticException
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("捕获到算术异常: " + e.getMessage());
        }
    }
}

还可以使用多个catch块来捕获不同类型的异常，每个catch块处理特定类型的异常。

public class MultipleCatchExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int[] array = {1, 2, 3};
            int result = array[3] / 0; // 会同时触发ArrayIndexOutOfBoundsException和ArithmeticException
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("捕获到数组越界异常: " + e.getMessage());
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("捕获到算术异常: " + e.getMessage());
        }
    }
}

此外，finally块无论是否发生异常都会执行，常用于释放资源等操作。

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class FinallyExample {
    public static void main(String[] args) {
        FileReader reader = null;
        try {
            reader = new FileReader("example.txt");
            // 读取文件内容的代码
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (reader != null) {
                try {
                    reader.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

四、异常的抛出

方法可以通过throws关键字声明它可能抛出的异常，调用该方法的代码必须处理这些异常。

public class ThrowsExample {
    public static void readFile() throws IOException {
        FileReader reader = new FileReader("nonexistentFile.txt");
        // 读取文件内容的代码
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            readFile();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

方法内部也可以使用throw关键字手动抛出异常。

public class ThrowExample {
    public static void validateAge(int age) {
        if (age < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("年龄不能为负数");
        }
        System.out.println("年龄合法");
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            validateAge(-5);
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            System.out.println("捕获到异常: " + e.getMessage());
        }
    }
}

五、自定义异常

开发者可以根据实际需求自定义异常类，自定义异常类通常继承自Exception类（检查型异常）或RuntimeException类（非检查型异常）。

// 自定义检查型异常
class CustomCheckedException extends Exception {
    public CustomCheckedException(String message) {
        super(message);
    }
}

// 自定义非检查型异常
class CustomUncheckedException extends RuntimeException {
    public CustomUncheckedException(String message) {
        super(message);
    }
}

public class CustomExceptionExample {
    public static void processData(int value) throws CustomCheckedException {
        if (value < 10) {
            throw new CustomCheckedException("数据值过小");
        }
        System.out.println("数据处理成功");
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            processData(5);
        } catch (CustomCheckedException e) {
            System.out.println("捕获到自定义检查型异常: " + e.getMessage());
        }

        try {
            if (true) {
                throw new CustomUncheckedException("自定义非检查型异常发生");
            }
        } catch (CustomUncheckedException e) {
            System.out.println("捕获到自定义非检查型异常: " + e.getMessage());
        }
    }
}