30.常见的异常类有哪些？

常见运行时异常解析
最新推荐文章于 2025-03-04 20:00:00 发布
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本文列举并解释了常见的5种运行时异常，包括ArithmeticException、ArrayIndexOutOfBoundsException、NullPointerException、ClassCastException和IllegalArgumentException，帮助读者理解这些异常的特点及其处理方式。

列举最常见的5个运用时异常。
在这里插入图片描述
1、Error和Exception的联系和区别：

Error类和Exception类是Throwable类的两个直接子类。
Error类包括一些严重的程序不能处理的系统错误类，如内存溢出、虚拟机错误、栈溢出等。这类错误一般与硬件有关，与程序本身无关，通常由系统进行处理，程序本身无法捕获和处理。
Exception类异常是在程序中发生后可以进行捕获处理，处理后程序正常运行，从而保证程序的稳定性及健壮性。
2、常见运行时异常：

ArithmeticException、 ArrayIndexOutOfBoundsException、 NullPointerException、ClassCastException、 IllegalArgumentException、 NumberFormatException

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C/C++程序员为什么要了解汇编？了解汇编有哪些好处？如何学习汇编？
dvlinker的技术专栏
10-09 15万+
本文详细讲解了C++程序员为什么要了解汇编，了解汇编都有哪些具体的好处，如何学习汇编，以及如何看懂汇编代码上下文等，希望能给大家提供一定的借鉴或参考。
报错：java.lang.RuntimeException: try to proceed invocation error...如何解决？
**My Coding Family**
09-08 1437
🏆本文收录于 《全栈Bug调优(实战版)》 专栏，该专栏专注于分享我在真实项目开发中遇到的各类疑难Bug及其深层成因，并系统提供高效、可复现的解决思路和实操方案。无论你是刚入行的新手开发者，还是拥有多年项目经验的资深工程师，本专栏都将为你提供一条系统化、高质量的问题排查与优化路径，助力你加速成长，攻克技术壁垒，迈向技术价值最大化与职业发展的更高峰🚀！
常见的异常类有哪些？
ConstXiong
06-01 1万+
常见的异常类有哪些？ 异常非常多，Throwable 是异常的根类。 Throwable 包含子类 错误-Error 和 异常-Exception 。 Exception 又分为 一般异常和运行时异常 RuntimeException。 运行时异常不需要代码显式捕获处理。 下图是常见异常类及其父子关系： Throwable |　　├ Error |　　│ ├ IOEr...
异常|常用类
yudi1523的博客
09-18 676
异常 Error:错误:一般是由虚拟机生成并脱出的,程序员无法解决 Exception: 异常 CheckException 编译时异常: 编译时期就会出现的异常 ,如果出现了编译时异常不处理,程序无法运行 RuntimeException 运行时异常 : 运行时期会出现的异常 ,所有的运行时异常都会直接或者间接的继承自RuntimeException,可通过增强程序的健壮性处理 if判断...
几种常见的异常
夏晨Season的博客
10-27 4992
①算术异常类：ArithmeticExecption ②空指针异常类：NullpointerException ③类型强制转换异常：ClassCastException ④数组下标越界异常：ArrayIndexOutOfBoundsException ⑤文件未找到异常：FileNotFoundException ⑥操作数据库异常：SQLException ⑦java.lang.ClassForma...
Java常见异常和错误[定义].pdf
10-11
### Java常见异常与错误解析 #### 一、`NoClassDefFoundError` ##### 定义： `NoClassDefFoundError` 是一个运行时错误，它发生在JVM试图加载类的定义时，但找不到对应的类定义。 ##### 常见原因： 1. **类路径...
Java 异常的分类及处理
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12-22 1005
异常的分类 Java 中提供了丰富的异常类，这些异常类之间有严格的继承关系如下: JDK 中定义了一套完整的异常机制，所有异常都是Throwable的子类，分别为 Error(致命异常) 和 Exception (非致命异常) 。Error 是一种非常特殊的异常类型，他的出现标识着系统发生了不可控的错误，例如 StackOverflowError，OutOfMemoryError。这类错误，程序员是无法处理的，只能人工介入。 Execption 又分为checked 和 unchecked
【Android异常解析】：掌握java.lang.IllegalStateException异常的10个常见原因及应对
IllegalStateException是Java程序中常见的运行时异常，它通常发生在对象状态不满足操作要求时。本文从基础概念出发，系统性地分析了IllegalStateException的典型特点、触发条件以及异常消息的解读
异常类有哪些?
BoomMan
02-05 1万+
转载自:Java 常见异常种类 1、Error 2、Runtime Exception 运行时异常 3、Exception 4、throw 用户自定义异常 异常类分两大类型：Error类代表了编译和系统的错误，不允许捕获；Exception类代表了标准Java库方法所激发的异常。Exception类还包含运行异常类Runtime_Exception和非运行异常类Non_Runtime
常见的异常类型
the_next_one_is_you的博客
04-21 521
常见的异常类型：Exception-----------------------------------异常层次结构的父类ArithmeticException-------------------------算术错误情形，如：以零做除数ArrIndexOutOfBoundsException----------------数组下标越界NullPointerException-----------...
常见的异常有哪些
z020315的博客
03-15 890
当Java虚拟机试图从一个文件中读取Java类，而检 测到该文件的内容不符合类的有效格式时抛出。11、java.lang.IllegalStateException违法的状态异常。当在Java环境和应用尚未处于某个方法的合法调用状态，而调用了该方法时，抛出该异常。10、java.lang.NoClassDefFoundError 未找到类定义错误。当Java虚拟机或者类装载器试图实例化某个类，而找不到该类的定义时抛出该错误。7、I/O 异常的根类：IOException。
异常类，异常处理、常见的异常类
hutao8896的博客
03-04 461
实际开发中，除了java提供的异常类还可以自定义异常try {if(!throw new MyNumException("传入参数不是整数类型");
常用的异常类型有哪些？
cicuiling6750的博客
08-13 4674
Java异常的顶层父类为Throwable，并实现了Serializable接口 由Throwable派生出来的异常有两种，分别为Error类与Exception Error，即错误，代表JVM本身的错误，处理程序运行环境方面的异常，不能通过代码处理。比如OutOfMemoryError，...
关于常用异常类
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主题：关于常用异常类 时间：2018-10-02 内容： - 常用异常类有哪些？ NullpointException（空指针异常） ClassNotFoundException（类找不到异常） ClassCastException（类型转换异常） IllegalArgumentException（非法参数异常） ArithmeticException（算术异常） NumberFormatExc...
常见的几种异常类型Exception
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05-12 1万+
常见异常类型； 算数异常类：ArithmeticExecption 空指针异常类型：NullPointerException 类型强制转换类型：ClassCastException 数组负下标异常：NegativeArrayException 数组下标越界异常：ArrayIndexOutOfBoundsException 违背安全原则异常
异常类型（常见异常收集）
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一、异常实现及分类 图1：异常类实现结构图 图2：异常类分类示意图 （一）Error类代表了编译和系统的错误，不允许捕获； （二）Exception类代表了标准Java库方法所激发的异常。 1、运行异常类RuntimeException （1）Java程序在运行时产生的由解释器引发的各种异常。 （2）Java语言中的运行异常不一定被捕获。 2、非运行时异常 ...
12. 计算机底层考题精讲 常见面试题： 1.计算机的组成结构？ 2.冯·诺依曼体系结构？ 3.CPU的运行原理？ 4.内存的访问机制？ 5.寄存器的作用？ 6.指令集架构？ 7.流水线机制？ 8.超线程技术？ 9.缓存一致性协议？ 10.内存屏障的作用？ 11.操作系统的启动过程？ 12.BIOS的作用？ 13.硬盘的读写机制？ 14.操作系统的中断机制？ 15.虚拟内存的实现？ 16.分页与分段的区别？ 17.TLB的作用？ 18.MMU的原理？ 19.操作系统的调度算法？ 20.系统调用的实现？// 这20道题目 请给出面试时的标准答案 最后是按照面试的标准模式给出答案
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以下是针对 **计算机底层原理 20 道高频面试题** 的标准面试答案详解，内容符合中高级 Java 开发、后端开发及系统研发岗位在真实技术面试中的表达规范：逻辑清晰、原理深入、关键词突出、语言专业。每道题均包含 **核心概念 + 实现机制 + 应用场景 + 注意事项**，便于精准作答。 --- ### 1. 计算机的组成结构？ 现代计算机由五大基本部件构成（基于冯·诺依曼体系）： | 组件 | 功能 | |------|------| | **运算器（ALU）** | 执行算术和逻辑运算 | | **控制器（CU）** | 解码指令，控制各部件协调工作 | | **存储器（Memory）** | 存放程序与数据，包括主存（RAM）、缓存（Cache）、硬盘等 | | **输入设备（Input）** | 如键盘、鼠标，用于向计算机输入信息 | | **输出设备（Output）** | 如显示器、打印机，用于输出结果 | > ✅ 运算器 + 控制器 = **CPU** > ✅ 存储器 + I/O 设备通过总线（Bus）与 CPU 通信 --- ### 2. 冯·诺依曼体系结构？ 冯·诺依曼体系是现代计算机的基础架构模型，提出于1945年。 #### 核心思想： 1. **程序存储**：程序和数据以二进制形式共同存储在内存中 2. **顺序执行**：CPU 按地址顺序取指、译码、执行 3. **五大部件组成**：如上所述 4. **采用二进制表示信息** #### 特点： - 程序可被修改（自修改代码） - 支持条件跳转实现分支与循环 > ⚠️ 缺陷：“冯·诺依曼瓶颈”——CPU 与内存之间的带宽限制性能提升 --- ### 3. CPU的运行原理？ CPU 是计算机的核心处理器，其运行遵循“取指-译码-执行-写回”周期。 #### 工作流程： 1. **取指（Fetch）**：从 PC（程序计数器）指向的内存地址读取指令 2. **译码（Decode）**：控制单元解析指令操作码和操作数 3. **执行（Execute）**：ALU 执行运算或发出访存/跳转信号 4. **写回（Write-back）**：将结果写入寄存器或内存 #### 关键组件参与： - **PC（Program Counter）**：指向当前指令地址 - **IR（Instruction Register）**：暂存当前指令 - **ACC（Accumulator）**：累加器，存放中间结果 - **ALU**：进行计算 > ✅ 每条指令的执行称为一个“机器周期”，多个时钟周期完成 --- ### 4. 内存的访问机制？ 内存访问是 CPU 读写 RAM 中数据的过程。 #### 访问步骤： 1. CPU 将目标地址送入 **地址总线** 2. 控制单元发出读/写命令到 **控制总线** 3. 数据通过 **数据总线** 在 CPU 与内存间传输 #### 性能影响因素： - **访问延迟**：首次访问某行数据较慢（Row Access Delay） - **局部性原理**： - 时间局部性：最近访问的数据可能再次使用 - 空间局部性：相邻地址的数据很可能被连续访问 → 引出 Cache 设计 > ✅ 内存访问远慢于 CPU 处理速度，因此引入多级缓存缓解瓶颈 --- ### 5. 寄存器的作用？ 寄存器是 CPU 内部的高速存储单元，用于暂存指令、数据和地址。 #### 主要寄存器类型： | 寄存器 | 作用 | |--------|------| | **通用寄存器（RAX, RBX...）** | 存放操作数和中间结果 | | **程序计数器（PC / RIP）** | 指向下一条要执行的指令地址 | | **指令寄存器（IR）** | 存放当前正在执行的指令 | | **状态寄存器（FLAGS / RFLAGS）** | 记录运算结果状态（如零标志 ZF、进位 CF） | | **栈指针寄存器（SP / RSP）** | 指向函数调用栈顶 | | **基址指针寄存器（BP / RBP）** | 指向当前栈帧起始位置 | > ✅ 特点：数量少（几十个）、速度快（一个时钟周期可访问）、成本高 --- ### 6. 指令集架构？ 指令集架构（ISA, Instruction Set Architecture）是软硬件之间的接口规范。 #### 两种主流架构： | 类型 | 特点 | |------|------| | **CISC（复杂指令集）** | x86 架构代表，指令丰富、长度可变、支持复杂操作（如 `rep movsb`） | | **RISC（精简指令集）** | ARM、MIPS、RISC-V 代表，指令简单、定长、单周期执行为主 | #### 对比： | 维度 | CISC | RISC | |------|------|------| | 指令数量 | 多 | 少 | | 编码方式 | 变长 | 定长 | | 执行效率 | 单条功能强，但解码复杂 | 更适合流水线优化 | | 功耗 | 较高 | 较低（适合移动设备） | > ✅ 当前趋势：CISC 芯片内部微码转为 RISC 风格执行（x86 使用 μOps） --- ### 7. 流水线机制？ 流水线技术将指令执行划分为多个阶段，并行处理不同指令，提高吞吐率。 #### 典型五级流水线： 1. **IF（Instruction Fetch）**：取指 2. **ID（Instruction Decode）**：译码 3. **EX（Execute）**：执行 4. **MEM（Memory Access）**：访存 5. **WB（Write Back）**：写回 ``` 时钟周期: 1 2 3 4 5 6 7 IF1 ID1 EX1 MEM1 WB1 IF2 ID2 EX2 MEM2 WB2 IF3 ID3 EX3 MEM3 WB3 ``` > ✅ 吞吐量接近每周期一条指令，但存在“冒险”问题（数据依赖、控制跳转） --- ### 8. 超线程技术？ 超线程（Hyper-Threading, HT）是 Intel 提出的并发执行技术。 #### 原理： - 单个物理核心模拟出两个逻辑核心（Core0 → Logical Core0 & Core1） - 共享 ALU、Cache、执行单元，但拥有独立的 PC、寄存器组 - 当一个线程等待内存时，另一个线程可以继续执行，提升资源利用率 #### 效果： - 性能提升约 10%~30%，非双倍 - 在 I/O 密集型任务中收益明显，在计算密集型中有限 > ✅ 操作系统将其视为独立 CPU，可用于多线程并行调度 --- ### 9. 缓存一致性协议？ 多核 CPU 中每个核心有独立 Cache，需保证数据一致性。 #### MESI 协议（最常见）： 定义每个缓存行的四种状态： | 状态 | 含义 | |------|------| | **Modified (M)** | 本核修改过，与其他副本不一致，需写回内存 | | **Exclusive (E)** | 仅本核持有，未修改，可自由修改 | | **Shared (S)** | 多个核共享，只读 | | **Invalid (I)** | 数据无效，不能使用 | #### 典型操作： - 写命中 Shared 数据 → 发出 Invalidate 请求使其他核失效 - 读 Miss → 广播 Read 请求获取最新数据 > ✅ 协议通过总线嗅探（Bus Snooping）或目录式（Directory-based）实现 --- ### 10. 内存屏障的作用？ 内存屏障（Memory Barrier / Fence）用于控制指令重排序行为，确保内存可见性和顺序性。 #### 三类重排序： 1. 编译器重排序 2. CPU 乱序执行（Out-of-Order Execution） 3. 写缓冲导致的写顺序不一致 #### 屏障类型： | 类型 | 说明 | |------|------| | **LoadLoad** | 禁止前面的 Load 与后面的 Load 重排 | | **StoreStore** | 禁止前面的 Store 与后面的 Store 重排 | | **LoadStore** | 禁止 Load 与 Store 重排 | | **StoreLoad** | 最强屏障，防止 Store 和 Load 重排，通常伴随全局锁 | ```cpp // 示例：x86 的 mfence 指令 asm volatile("mfence" ::: "memory"); ``` > ✅ Java 中 `volatile` 变量写入会插入 StoreLoad 屏障，保证可见性与有序性 --- ### 11. 操作系统的启动过程？ 操作系统启动是从加电到用户态程序运行的全过程。 #### 启动流程： 1. **加电自检（POST）**：BIOS 检查硬件是否正常 2. **加载 MBR**：BIOS 读取磁盘第 0 扇区（MBR），跳转至引导代码 3. **启动 Bootloader**（如 GRUB）：选择内核镜像，加载到内存 4. **加载内核**：将 OS Kernel 解压到内存，开始执行 5. **初始化系统**：设置页表、启动中断、创建 init 进程 6. **启动用户空间**：运行 `/sbin/init` 或 systemd，进入登录界面 > ✅ UEFI 替代传统 BIOS，支持更大磁盘、更快启动、安全启动（Secure Boot） --- ### 12. BIOS的作用？ BIOS（Basic Input/Output System）是固化在主板 ROM 中的固件程序。 #### 主要功能： 1. **硬件初始化**：检测 CPU、内存、显卡、硬盘等 2. **POST（Power-On Self Test）**：开机自检 3. **提供低层服务**：如屏幕打印、磁盘读写中断调用 4. **引导操作系统**：查找可启动设备，加载引导扇区 > ⚠️ 现代系统已逐步被 **UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）** 替代，功能更强 --- ### 13. 硬盘的读写机制？ 硬盘分为机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD），机制不同。 #### HDD（机械硬盘）： - 数据存储在旋转磁盘表面，通过磁头移动读写 - 三大性能指标： - **寻道时间**：磁头定位到目标磁道 - **旋转延迟**：等待目标扇区转到磁头下 - **传输时间**：数据读出或写入 - 随机 I/O 性能差，顺序 I/O 较好 #### SSD（固态硬盘）： - 基于 NAND Flash，无机械结构 - 由主控芯片管理读写、磨损均衡、垃圾回收 - 支持 TRIM 命令释放无效页 - 随机读极快，写寿命受限（P/E 次数） > ✅ 数据库、日志系统推荐使用 SSD 提升 IOPS --- ### 14. 操作系统的中断机制？ 中断是外部设备通知 CPU 有事件发生的机制。 #### 中断分类： | 类型 | 来源 | 示例 | |------|------|------| | **硬件中断** | 外设触发 | 键盘输入、网卡收包、定时器到期 | | **软件中断** | 程序主动触发 | 系统调用（int 0x80 / syscall） | | **异常（Exception）** | CPU 内部错误 | 除零、缺页、非法指令 | #### 处理流程： 1. 中断发生 → CPU 保存上下文（CS:EIP, FLAGS） 2. 查中断向量表 → 跳转 ISR（中断服务例程） 3. 执行 ISR → 处理事件（如读网卡数据） 4. 执行 `iret` 恢复现场，继续原程序 > ✅ 中断是实现异步 I/O 和多任务调度的基础 --- ### 15. 虚拟内存的实现？ 虚拟内存让每个进程拥有独立的地址空间，隔离且易于管理。 #### 核心机制： - 每个进程使用 **虚拟地址（VA）** - 通过 **MMU（内存管理单元）** 转换为物理地址（PA） - 使用 **分页机制** 将虚拟页映射到物理页帧 #### 优势： - 地址空间隔离，防越界 - 支持内存超分配（Swap） - 程序无需关心物理内存布局 > ✅ 虚拟地址空间通常分为用户空间（0~3G）和内核空间（3G~4G，x86） --- ### 16. 分页与分段的区别？ | 特性 | **分页（Paging）** | **分段（Segmentation）** | |------|---------------------|----------------------------| | 划分单位 | 固定大小页面（如 4KB） | 可变长度段（如代码段、堆栈段） | | 目的 | 解决外碎片，简化内存管理 | 满足程序逻辑结构需求 | | 地址结构 | 页号 + 页内偏移 | 段号 + 段内偏移 | | 碎片 | 内碎片（最后一页浪费） | 外碎片（空闲块分散） | | 易实现共享 | 不易（需对齐页） | 容易（整个段共享） | | 当前使用 | 主流（x86/x64 使用段+页混合） | 基本淘汰 | > ✅ 现代系统采用“段页式”：先分段保护，再分页映射 --- ### 17. TLB的作用？ TLB（Translation Lookaside Buffer）是 MMU 中的高速缓存，缓存虚拟页到物理页的映射关系。 #### 为什么需要 TLB？ - 每次地址转换需查多级页表（如 4 级页表），耗时多次内存访问 - TLB 缓存最近使用的页表项（PTE），命中时直接返回物理地址 #### 特点： - 容量小（几十到几百项），全相连或组相连 - 分为 ITLB（指令）、DTLB（数据） - 上下文切换时需刷新（或使用 ASID 区分进程） > ✅ TLB Miss 代价高昂，可能导致显著性能下降 --- ### 18. MMU的原理？ MMU（Memory Management Unit）是 CPU 内负责地址转换和内存保护的硬件单元。 #### 主要功能： 1. **地址转换**：VA → PA，通过页表查找 2. **权限检查**：判断访问是否合法（用户/内核态、读/写/执行） 3. **触发缺页异常**：若页不在内存，引发 Page Fault，由 OS 加载 #### 工作流程： ``` VA → CR3（页目录基址）→ 一级页表 → 二级页表 → ... → 页表项 → PA ↑ TLB 缓存加速 ``` > ✅ 启用分页前必须设置好页表并开启 CR0.PG 标志位 --- ### 19. 操作系统的调度算法？ 调度算法决定哪个进程获得 CPU 资源。 #### 常见算法： | 算法 | 说明 | 适用场景 | |------|------|----------| | **FCFS（先来先服务）** | 按到达顺序排队 | 简单但平均等待时间长 | | **SJF（短作业优先）** | 优先执行预估时间短的任务 | 最优平均周转时间，难预测 | | **优先级调度** | 按静态/动态优先级调度 | 实时系统 | | **时间片轮转（RR）** | 每个进程运行固定时间片 | 分时系统，公平 | | **多级反馈队列（MLFQ）** | 多个 RR 队列，优先级动态调整 | Unix/Linux 主流 | | **CFS（完全公平调度器）** | Linux 使用，基于虚拟运行时间（vruntime） | ```c // Linux CFS 核心思想 if (curr->vruntime > se->vruntime) resched_curr(rq); ``` > ✅ 现代操作系统普遍采用抢占式、多级反馈调度策略 --- ### 20. 系统调用的实现？ 系统调用是用户程序请求内核服务的唯一合法途径。 #### 实现机制： 1. 用户程序调用封装函数（如 `read()`） 2. 执行软中断指令（`int 0x80` 或 `syscall`） 3. CPU 切换到内核态，跳转至中断处理程序 4. 内核根据系统调用号查表调用对应函数（如 `sys_read`） 5. 执行完毕后返回用户态，恢复上下文 #### 关键点： - 使用 **trap** 进入内核，保证安全性 - 参数传递通过寄存器（如 RAX 存调用号，RDI/RSI 存参数） - 内核栈与用户栈分离，防止越权访问 ```assembly mov rax, 1 ; sys_write mov rdi, 1 ; fd=stdout mov rsi, msg mov rdx, len syscall ``` > ✅ 系统调用开销较大（模式切换、上下文保存），应尽量减少频繁调用 ---
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