Day 4：异常处理

目标：掌握 Java 异常的处理机制，编写健壮代码

一、理论知识

1. 异常的分类

• 检查异常（Checked Exception）：

  • 编译时异常，必须在代码中显式处理。
  • 典型例子：IOException、SQLException。

代码示例：文件读取中的检查异常

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

public class CheckedExceptionExample {
    public static void readFile(String filePath) {
        try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(filePath))) {
            String line;
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("文件读取失败：" + e.getMessage());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        readFile("nonexistent_file.txt");  // 模拟文件不存在的场景
    }
}

• 运行时异常（Unchecked Exception）：

  • 运行时才会抛出，不强制要求显式处理。
  • 典型例子：NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException。

代码示例：除数为 0 的运行时异常

public class UncheckedExceptionExample {
    public static int divide(int a, int b) {
        if (b == 0) {
            throw new ArithmeticException("除数不能为 0");
        }
        return a / b;
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            int result = divide(10, 0);
            System.out.println("结果：" + result);
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.err.println("运行时异常：" + e.getMessage());
        }
    }
}

• 自定义异常：

  • 自定义异常类，继承 Exception

代码示例：自定义业务异常

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

public class CustomExceptionExample {
    public static void checkAge(int age) throws InvalidAgeException {
        if (age < 18) {
            throw new InvalidAgeException("年龄必须大于或等于 18 岁");
        }
        System.out.println("年龄验证通过");
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            checkAge(16);
        } catch (InvalidAgeException e) {
            System.err.println("自定义异常：" + e.getMessage());
        }
    }
}

二、异常处理机制

1. try-catch-finally

• try 块：包含可能抛出异常的代码。
• catch 块：捕获并处理异常。
• finally 块：无论是否抛出异常，都会执行的代码。

代码示例：使用 finally 释放资源

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class TryCatchFinallyExample {
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fis = null;
        try {
            fis = new FileInputStream("example.txt");
            int data;
            while ((data = fis.read()) != -1) {
                System.out.print((char) data);
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("文件操作异常：" + e.getMessage());
        } finally {
            if (fis != null) {
                try {
                    fis.close();
                    System.out.println("\n资源已释放");
                } catch (IOException e) {
                    System.err.println("关闭文件流时发生错误：" + e.getMessage());
                }
            }
        }
    }
}

2. throws 与捕获异常的区别

• throws：声明方法可能抛出的异常，交由调用者处理。
• try-catch：在方法内部处理异常。

代码示例：throws 和 try-catch 的使用

import java.io.IOException;

public class ThrowsExample {

    public static void riskyOperation() throws IOException {
        throw new IOException("模拟 IO 异常");
    }

    public static void safeOperation() {
        try {
            riskyOperation();
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("异常已捕获：" + e.getMessage());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        safeOperation();  // 异常在方法内部处理
    }
}

三、使用场景

1. 检查异常的场景：

   • 文件操作（IOException）。
   • 数据库访问（SQLException）。

2. 运行时异常的场景：

   • 避免空指针异常（NullPointerException）。
   • 校验用户输入（如 ArrayIndexOutOfBoundsException）。

3. 自定义异常的场景：

   • 业务逻辑校验（如年龄、权限验证）。
   • 统一处理业务层异常，提升代码可读性和维护性。

四、项目中的异常管理策略

1. 日志记录：

   • 使用日志框架（如 Log4j、SLF4J）记录异常信息，方便排查。

2. 统一异常处理：

   • 在 Web 项目中，利用全局异常处理机制（如 Spring 的 @ControllerAdvice）集中管理异常。

3. 资源管理：

   • 使用 try-with-resources 自动管理资源释放。

class CustomResource implements AutoCloseable {
    private String name;

    public CustomResource(String name) {
        this.name = name;
        System.out.println(name + " 资源已打开");
    }

    public void performTask() {
        System.out.println(name + " 正在执行任务");
    }

    @Override
    public void close() {
        System.out.println(name + " 资源已关闭");
    }
}

public class CustomResourceExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (CustomResource resource1 = new CustomResource("资源1");
             CustomResource resource2 = new CustomResource("资源2")) {
            resource1.performTask();
            resource2.performTask();
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("发生异常：" + e.getMessage());
        }
    }
}

说明：

• 自定义类实现了 AutoCloseable 接口。
• 资源会在 try 块结束时自动关闭。

总结

在本次学习中，我们深入掌握了 Java 异常处理机制，理解了异常的分类和应用场景。检查异常（如 IOException）需要在编译期处理，而运行时异常（如 NullPointerException）可以在运行时避免或捕获。此外，自定义异常用于满足特定业务需求，有助于提升代码的可读性和维护性。通过 try-catch-finally、throws 以及 try-with-resources 等技术，可以有效捕获、管理和记录异常。实际工作中，异常处理能提升系统的健壮性，并通过统一管理和日志记录来优化用户体验。