Java 学习系列（4）：Java 异常处理机制详解

Java 学习系列（4）：Java 异常处理机制详解

1. 什么是异常？

在 Java 运行过程中，可能会发生各种错误，这些错误通常分为以下几种：

• 语法错误（Syntax Errors）：编译期错误，必须修正才能编译通过。
• 逻辑错误（Logic Errors）：程序逻辑问题，可能导致错误的计算结果。
• 运行时错误（Runtime Errors）：在程序运行过程中出现的异常情况，比如除零、数组越界、空指针等。

Java 通过 异常（Exception） 机制来捕获和处理运行时错误，以保证程序的稳定性。

2. Java 异常体系结构

Java 的异常体系结构如下：

Throwable
 ├── Error （错误，程序无法处理）
 └── Exception （异常，可捕获处理）
     ├── Checked Exception（受检异常，需要显式处理）
     └── Unchecked Exception（非受检异常，通常是 RuntimeException）

• Error：如 OutOfMemoryError，表示 JVM 无法恢复的严重错误。
• Exception：表示可处理的异常，如 IOException、SQLException。
• RuntimeException：如 NullPointerException，通常是代码逻辑错误。

3. Java 异常处理关键字

Java 提供了 try-catch-finally 语句用于异常捕获和处理：

try {
    // 可能发生异常的代码
} catch (ExceptionType e) {
    // 处理异常
} finally {
    // 可选，最终执行的代码（无论是否发生异常）
}

3.1 try-catch 处理异常

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

3.2 finally 语句

finally 语句块中的代码无论是否发生异常都会执行，通常用于释放资源。

import java.io.*;

public class FinallyExample {
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fis = null;
        try {
            fis = new FileInputStream("test.txt");
            int data = fis.read();
            System.out.println("读取数据: " + data);
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("发生 IO 异常: " + e.getMessage());
        } finally {
            try {
                if (fis != null) fis.close();
                System.out.println("文件流已关闭。");
            } catch (IOException e) {
                System.out.println("关闭文件时发生异常: " + e.getMessage());
            }
        }
    }
}

3.3 throws 关键字

如果一个方法可能抛出异常，可以使用 throws 关键字声明：

import java.io.*;

public class ThrowsExample {
    public static void readFile(String filePath) throws IOException {
        FileReader file = new FileReader(filePath);
        BufferedReader br = new BufferedReader(file);
        System.out.println(br.readLine());
        br.close();
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            readFile("test.txt");
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("文件读取异常: " + e.getMessage());
        }
    }
}

3.4 throw 关键字

throw 关键字用于手动抛出异常：

public class ThrowExample {
    public static void checkAge(int age) {
        if (age < 18) {
            throw new IllegalArgumentException("年龄必须大于 18！");
        }
        System.out.println("年龄符合要求。");
    }

    public static void main(String[] args) {
        checkAge(16);
    }
}

4. 自定义异常

Java 允许开发者定义自己的异常类，通常继承 Exception 或 RuntimeException。

class CustomException extends Exception {
    public CustomException(String message) {
        super(message);
    }
}

public class CustomExceptionExample {
    public static void validate(int num) throws CustomException {
        if (num < 0) {
            throw new CustomException("数字不能为负数");
        }
        System.out.println("数字有效: " + num);
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            validate(-5);
        } catch (CustomException e) {
            System.out.println("捕获自定义异常: " + e.getMessage());
        }
    }
}

5. 异常处理最佳实践

1. 捕获具体异常，避免 catch (Exception e) 过度使用。
2. 使用日志（如 Logger）记录异常，而不是 System.out.println()。
3. 避免过度使用 throws，应在合适的层级处理异常。
4. 合理使用 finally 释放资源，或者使用 try-with-resources 语句。
5. 不要忽略异常，即 catch (Exception e) {} 这样空的 catch 语句。

6. 总结

• Java 提供了 try-catch-finally 结构用于异常处理。
• throw 用于抛出异常，throws 用于声明异常。
• Exception 分为 受检异常 和 非受检异常。
• 可以 自定义异常 来满足特殊业务需求。

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下一期：《Java 学习系列（5）：Java 多线程编程》