编程自学指南：java程序设计开发，Java 非法参数异常（IllegalArgumentException）详解课件
一、课程信息
学习目标
- 透彻理解非法参数异常（IllegalArgumentException）的概念和产生原因。
- 熟悉常见的非法参数异常场景。
- 学会在代码中识别和调试非法参数异常。
- 掌握避免非法参数异常的有效策略。
二、课程导入
生活实例引入
- 想象你去餐厅点餐，菜单上规定一份套餐只能选一种主食。但你非要同时选两种主食，服务员肯定会告诉你这不符合规定。在 Java 里，当你给方法传递的参数不符合方法的要求时，就会出现非法参数异常。
- 提问学生生活中还有哪些类似的 “不符合规定” 的情况，引导他们思考在编程中如何避免这种问题。
三、非法参数异常的基本概念
定义
非法参数异常（IllegalArgumentException）是 Java 中常见的运行时异常之一，当方法接收到不合法的参数时，就会抛出该异常。它是 RuntimeException 的子类，属于非受检查异常，编译器不会强制要求处理。
产生原因
- 传入的参数值不在方法预期的范围内。
- 参数的类型与方法要求的类型不匹配。
- 参数的格式不符合方法的规定。
异常的影响
- 程序行为异常：可能导致方法无法正常执行，产生错误的结果。
- 调试困难：如果没有清晰的异常信息，可能需要花费较多时间定位问题。
四、常见的非法参数异常场景
场景一：参数值超出范围
public class AgeValidationExample {
public static void checkAge(int age) {
if (age < 0 || age > 150) {
throw new IllegalArgumentException("年龄必须在 0 到 150 之间");
}
System.out.println("年龄合法：" + age);
}
public static void main(String[] args) {
int invalidAge = -5;
checkAge(invalidAge); // 抛出 IllegalArgumentException
}
}
代码解释
checkAge方法用于检查年龄是否合法，要求年龄在 0 到 150 之间。- 当传入的年龄为 -5 时，不满足条件，抛出非法参数异常。
场景二：参数类型不匹配
import java.util.Date;
public class DateParsingExample {
public static Date parseDate(String dateStr) {
try {
// 假设这里是一个简单的日期解析逻辑
// 实际中可能使用 SimpleDateFormat
if (!dateStr.matches("\\d{4}-\\d{2}-\\d{2}")) {
throw new IllegalArgumentException("日期格式必须为 yyyy-MM-dd");
}
// 简单模拟解析
return new Date();
} catch (Exception e) {
throw new IllegalArgumentException("日期解析失败：" + dateStr);
}
}
public static void main(String[] args) {
String invalidDate = "2025/03/23";
parseDate(invalidDate); // 抛出 IllegalArgumentException
}
}
代码解释
parseDate方法要求传入的日期字符串格式为yyyy-MM-dd。- 当传入的日期字符串为
2025/03/23时，不符合格式要求，抛出非法参数异常。
场景三：参数为 null 但方法不允许
public class NullParameterExample {
public static void printLength(String str) {
if (str == null) {
throw new IllegalArgumentException("传入的字符串不能为 null");
}
System.out.println("字符串长度：" + str.length());
}
public static void main(String[] args) {
String nullStr = null;
printLength(nullStr); // 抛出 IllegalArgumentException
}
}
代码解释
printLength方法不允许传入null参数。- 当传入
null时，抛出非法参数异常。
场景四：参数组合不合法
public class ParameterCombinationExample {
public static void registerUser(String username, String password) {
if (username.length() < 3 || password.length() < 6) {
throw new IllegalArgumentException("用户名长度至少为 3，密码长度至少为 6");
}
System.out.println("用户注册成功：" + username);
}
public static void main(String[] args) {
String shortUsername = "ab";
String shortPassword = "123";
registerUser(shortUsername, shortPassword); // 抛出 IllegalArgumentException
}
}
代码解释
registerUser方法要求用户名长度至少为 3，密码长度至少为 6。- 当传入的用户名和密码长度不满足要求时，抛出非法参数异常。
五、识别和调试非法参数异常
查看异常堆栈信息
- 当程序抛出非法参数异常时，会在控制台输出异常堆栈信息，其中包含了异常发生的位置和调用栈。通过查看堆栈信息，可以定位到异常发生的具体代码行。
使用调试工具
- 可以使用 IDE（如 IntelliJ IDEA、Eclipse 等）的调试功能，在代码中设置断点，逐步执行程序，观察传入的参数值，找出导致非法参数异常的原因。
示例调试过程
public class DebuggingExample {
public static void calculateArea(double radius) {
if (radius < 0) {
throw new IllegalArgumentException("半径不能为负数");
}
double area = Math.PI * radius * radius;
System.out.println("圆的面积：" + area);
}
public static void main(String[] args) {
double invalidRadius = -2.0;
calculateArea(invalidRadius); // 在这里设置断点
}
}
调试步骤
- 在
calculateArea(invalidRadius);这一行设置断点。 - 启动调试模式，程序会在断点处暂停。
- 查看
invalidRadius的值，发现其为负数，不满足方法要求，从而确定问题所在。
六、避免非法参数异常的方法
方法一：参数验证
public class ParameterValidationExample {
public static int divide(int dividend, int divisor) {
if (divisor == 0) {
throw new IllegalArgumentException("除数不能为 0");
}
return dividend / divisor;
}
public static void main(String[] args) {
int num1 = 10;
int num2 = 0;
if (num2 != 0) {
int result = divide(num1, num2);
System.out.println("除法结果：" + result);
} else {
System.out.println("除数不能为 0，无法进行除法运算");
}
}
}
代码解释
- 在方法内部对参数进行验证，当参数不合法时抛出异常。
- 在调用方法之前，也可以进行额外的验证，避免调用可能抛出异常的方法。
方法二：使用文档和注释
/**
* 计算两个整数的和
* @param a 第一个整数，必须为非负数
* @param b 第二个整数，必须为非负数
* @return 两个整数的和
*/
public static int add(int a, int b) {
if (a < 0 || b < 0) {
throw new IllegalArgumentException("参数必须为非负数");
}
return a + b;
}
代码解释
- 在方法的文档注释中明确说明参数的要求，提醒调用者传入合法的参数。
方法三：使用默认值
public class DefaultValueExample {
public static void printMessage(String message) {
if (message == null) {
message = "默认消息";
}
System.out.println(message);
}
public static void main(String[] args) {
String nullMessage = null;
printMessage(nullMessage);
}
}
代码解释
- 当传入的参数为
null或不合法时，使用默认值代替，避免抛出异常。
方法四：使用异常处理
public class ExceptionHandlingExample {
public static void processNumber(int num) {
try {
if (num < 0) {
throw new IllegalArgumentException("数字不能为负数");
}
System.out.println("处理数字：" + num);
} catch (IllegalArgumentException e) {
System.out.println("发生非法参数异常：" + e.getMessage());
}
}
public static void main(String[] args) {
int negativeNum = -3;
processNumber(negativeNum);
}
}
代码解释
- 使用
try-catch块捕获非法参数异常，并在catch块中进行相应的处理，避免程序崩溃。
七、课堂练习
练习一
以下代码会抛出非法参数异常，请找出问题并修改代码。
public class Exercise1 {
public static void printPositive(int num) {
if (num <= 0) {
throw new IllegalArgumentException("参数必须为正数");
}
System.out.println(num);
}
public static void main(String[] args) {
int negativeNum = -5;
printPositive(negativeNum);
}
}
练习二
编写一个方法 createRectangle，该方法接收矩形的长和宽作为参数，要求长和宽都必须为正数。如果参数不合法，抛出非法参数异常。
public class Exercise2 {
public static void createRectangle(double length, double width) {
// 实现该方法
}
public static void main(String[] args) {
double invalidLength = -2.0;
double invalidWidth = -3.0;
createRectangle(invalidLength, invalidWidth);
}
}
八、课程总结
知识回顾
- 回顾非法参数异常的概念、产生原因和常见场景。
- 总结识别和调试非法参数异常的方法。
- 强调避免非法参数异常的几种有效方法。
常见问题解答
- 解答学生在课堂练习和学习过程中遇到的问题。
口诀总结
- “非法参数要留意，范围类型要合理。验证注释不能少，默认处理也可以。异常捕获别忘记，程序稳定又顺利。”
九、课后作业
作业一
分析以下代码，找出可能会抛出非法参数异常的地方，并进行修改。
public class Homework1 {
public static void printEven(int num) {
if (num % 2 != 0) {
throw new IllegalArgumentException("参数必须为偶数");
}
System.out.println(num);
}
public static void main(String[] args) {
int oddNum = 3;
printEven(oddNum);
}
}
作业二
编写一个 Java 程序，模拟一个简单的银行账户系统。包含 Account 类，其中有一个 deposit 方法用于存款，要求存款金额必须为正数。如果传入的金额不合法，抛出非法参数异常。
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