Java 异常

最新推荐文章于 2025-12-02 21:20:38 发布

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一、什么是异常？

想象一下，你在路上开车，突然发动机故障灯亮了。这时候你知道可能出了问题，需要检查一下。程序也是如此——在运行过程中，也会遇到各种"突发状况"，我们称之为异常。

比如我们经常遇到的：

//算术异常：除数为零
System.out.println(10 / 0);

//数组越界异常
int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr[100]);

//空指针异常
String str = null;
System.out.println(str.length());

Java 为各种异常情况提供了对应的异常类，帮助我们精准地定位和处理问题。

二、异常的体系结构

Java 的异常体系结构清晰且层次分明：

Throwable
├── Error（不可处理，如内存溢出）
└── Exception（可处理）
├── IOException（编译时异常）
└── RuntimeException（运行时异常）

Error：指严重问题，如内存溢出（OutOfMemoryError），通常无法处理
Exception：程序员可以通过代码处理的异常，是我们关注的重点

三、异常的分类

3.1 编译时异常

在编译期间就能被发现的异常，必须处理否则无法通过编译。

//必须处理 CloneNotSupportedException
@Override
public Person clone() throws CloneNotSupportedException {
    return (Person)super.clone();
}

3.2 运行时异常

程序运行期间发生的异常，如空指针、数组越界等。

四、异常处理的两种哲学

4.1 LBYL（Look Before You Leap）

事前检查，防患于未然

if (file.exists()) {
    // 读取文件
} else {
    // 处理文件不存在的情况
}

4.2 EAFP（It's Easier to Ask Forgiveness than Permission）

先操作，遇到问题再处理

try {
    //读取文件
} catch (FileNotFoundException e) {
    //处理文件不存在的情况
}

Java 主要采用 EAFP 风格，通过五个关键字实现异常处理：throw、try、catch、finally、throws。

五、异常的处理方式

5.1 抛出异常（throw）

public static int getElement(int[] array, int index) {
    if (array == null) {
        throw new NullPointerException("数组不能为null");
    }
    if (index < 0 || index >= array.length) {
        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("索引越界");
    }
    return array[index];
}

5.2 声明异常（throws）

public void readFile(String filename) throws FileNotFoundException {
    if (!filename.equals("config.ini")) {
        throw new FileNotFoundException("配置文件不存在");
    }
    //读取文件
}

5.3 捕获异常（try-catch）

try {
    //可能抛出异常的代码
    config.openConfig("config.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
    //处理异常
    System.out.println("文件未找到: " + e.getMessage());
    e.printStackTrace();
} finally {
    //无论是否发生异常都会执行
    System.out.println("资源清理操作");
}

六、异常处理流程

当异常发生时，JVM 会沿着方法调用栈向上寻找合适的异常处理器。如果一直找不到，最终会交给 JVM 处理，导致程序终止。

public static void main(String[] args) {
    try {
        func();
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace(); //打印调用栈信息
    }
}

public static void func() {
    int[] arr = {1, 2, 3};
    System.out.println(arr[100]); //这里发生异常
}

七、自定义异常

Java 允许我们创建自己的异常类来表示特定的业务异常。

//自定义用户名异常
class UserNameException extends Exception {
    public UserNameException(String message) {
        super(message);
    }
}

//自定义密码异常
class PasswordException extends Exception {
    public PasswordException(String message) {
        super(message);
    }
}

//使用自定义异常
public void login(String username, String password) 
    throws UserNameException, PasswordException {
    
    if (!isValidUsername(username)) {
        throw new UserNameException("用户名错误");
    }
    if (!isValidPassword(password)) {
        throw new PasswordException("密码错误");
    }
    //登录成功
}