异常处理

异常处理是 Java 语言中的一个重要机制，用于捕获和处理程序在运行时发生的错误，避免程序异常终止，提高程序的健壮性和可靠性。

异常概述

在 Java 中，异常（Exception）是指程序在运行时发生的不正常情况，它可能由程序错误、硬件故障、网络问题或其他外部因素引起。Java 提供了异常处理机制，使程序能够在发生异常时采取适当的措施，而不是直接终止。

Java 的异常类层次结构如下：

• Throwable（所有异常的根类）
  • Error（错误，程序无法处理）
  • Exception（异常，可捕获和处理）
    • 编译时异常（Checked Exception）
    • 运行时异常（Unchecked Exception / Runtime Exception）

图 Java 异常类层次结构

示例：

try {
    int result = 10 / 0; // 发生异常
} catch (ArithmeticException e) {
    System.out.println("捕获到异常: " + e.getMessage());
}

处理程序异常错误

错误（Error）

Error 是 Java 的一种严重错误，通常由 JVM 本身抛出，例如：

• OutOfMemoryError（内存溢出）
• StackOverflowError（栈溢出）

示例：

public class StackOverflowDemo {
    public static void recursiveMethod() {
        recursiveMethod(); // 无限递归，导致 StackOverflowError
    }

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

捕捉异常

Java 提供了 try-catch-finally 语句来捕获并处理异常：

try {
    int[] numbers = {1, 2, 3};
    System.out.println(numbers[5]); // 数组越界异常
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
    System.out.println("异常发生: " + e);
} finally {
    System.out.println("执行 finally 代码块");
}

Java 常见异常

异常类型	描述
NullPointerException	访问 null 对象的方法或属性
ArrayIndexOutOfBoundsException	数组索引越界
ArithmeticException	算术错误，如除零
IOException	输入输出异常
ClassNotFoundException	类未找到
FileNotFoundException	文件未找到
IllegalArgumentException	非法参数

示例：

public class NullPointerExceptionExample {
    public static void main(String[] args) {
        String str = null;
        System.out.println(str.length()); // NullPointerException
    }
}

自定义异常

Java 允许开发者创建自定义异常，以满足特定的业务需求。

示例：

// 自定义异常类
class AgeException extends Exception {
    public AgeException(String message) {
        super(message);
    }
}

// 使用自定义异常
public class CustomExceptionDemo {
    public static void checkAge(int age) throws AgeException {
        if (age < 18) {
            throw new AgeException("未成年人不允许注册！");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            checkAge(16);
        } catch (AgeException e) {
            System.out.println("异常捕获: " + e.getMessage());
        }
    }
}

在方法中抛出异常

使用 throws 关键字抛出异常

当一个方法可能会抛出异常时，需要在方法签名中使用 throws 声明。

示例：

public void readFile(String filePath) throws IOException {
    FileReader file = new FileReader(filePath);
    BufferedReader reader = new BufferedReader(file);
    System.out.println(reader.readLine());
}

使用 throw 关键字抛出异常

throw 关键字用于在方法内部手动抛出异常。

示例：

public void checkNumber(int num) {
    if (num < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("数字不能为负数！");
    }
}

运行时异常

运行时异常（RuntimeException）是 Exception 的子类，通常由程序错误引起，不需要强制捕获或声明 throws。

示例：

public class RuntimeExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10, b = 0;
        int result = a / b; // ArithmeticException: / by zero
    }
}

异常的使用规则

1. 优先使用 try-catch-finally 处理异常
2. throws 关键字声明可能抛出的异常
3. throw 关键字手动抛出异常
4. 捕获多个异常时，子类异常需放在前面
5. 避免滥用 catch (Exception e)
6. 确保 finally 代码块执行
7. 优先使用 日志 记录异常

示例（捕获多个异常）：

try {
    int[] arr = new int[3];
    arr[5] = 10; // 发生异常
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
    System.out.println("数组索引越界异常: " + e.getMessage());
} catch (Exception e) {
    System.out.println("其他异常: " + e.getMessage());
}