Java从入门到"放弃"（精通）之旅🚀------JavaSE终篇（异常）
一、异常的概念与体系结构
1.1 什么是异常？
在生活中，当一个人表情痛苦时，我们可能会关心地问："你是不是生病了？"在程序中也是如此，即使我们绞尽脑汁将代码写得尽善尽美，程序运行时仍可能出现各种问题，比如数据格式不对、网络不通畅、内存不足等。
在Java中，将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常。例如：
java
// 算术异常
System.out.println(10 / 0); // ArithmeticException: / by zero
// 数组越界异常
int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr[100]); // ArrayIndexOutOfBoundsException
// 空指针异常
int[] arr = null;
System.out.println(arr.length); // NullPointerException1.2 异常的体系结构
Java中的异常种类繁多，为了分类管理，Java维护了一个异常体系结构：
Throwable
├── Error
└── Exception
├── IOException
├── ClassNotFoundException
├── CloneNotSupportedException
└── RuntimeException
├── ArithmeticException
├── NullPointerException
├── ArrayIndexOutOfBoundsException
└── ...- Throwable：异常体系的顶层类
- Error：Java虚拟机无法解决的严重问题，如StackOverflowError和OutOfMemoryError
- Exception：程序员可以通过代码处理的异常
1.3 异常的分类
根据发生时机，异常可分为：
- 编译时异常（Checked Exception）：在编译期间就能发现的异常
- 运行时异常（Unchecked Exception）：RuntimeException及其子类，在程序运行时才会出现
java
// 编译时异常示例
@Override
public Person clone() {
return (Person)super.clone(); // 需要处理CloneNotSupportedException
}
// 运行时异常示例
int[] arr = null;
System.out.println(arr.length); // NullPointerException二、异常的处理方式
2.1 防御式编程的两种风格
- LBYL（Look Before You Leap）：事前检查
java
boolean ret = false;
ret = 登陆游戏();
if (!ret) {
处理登陆游戏错误;
return;
}
ret = 开始匹配();
if (!ret) {
处理匹配错误;
return;
}
// ...更多检查- EAFP（It's Easier to Ask Forgiveness than Permission）：事后处理
java
try {
登陆游戏();
开始匹配();
游戏确认();
选择英雄();
载入游戏画面();
} catch (登陆游戏异常) {
处理登陆游戏异常;
} catch (开始匹配异常) {
处理开始匹配异常;
}
// ...更多catch块Java主要采用EAFP风格，通过五个关键字处理异常：throw、try、catch、finally、throws。
2.2 异常的抛出（throw）
使用throw关键字抛出异常：
java
public static int getElement(int[] array, int index) {
if (null == array) {
throw new NullPointerException("传递的数据为null");
}
if (index < 0 || index >= array.length) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的数组下标越界");
}
return array[index];
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1, 2, 3};
getElement(array, 3); // 抛出ArrayIndexOutOfBoundsException
}2.3 异常的捕获
2.3.1 异常声明（throws）
java
public class Config {
public void openConfig(String filename) throws FileNotFoundException {
if (!filename.equals("config.ini")) {
throw new FileNotFoundException("配置文件名字不对");
}
// 打开文件
}
}
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
Config config = new Config();
config.openConfig("config.ini");
}2.3.2 try-catch捕获处理
java
public static void main(String[] args) {
Config config = new Config();
try {
config.openConfig("config.txt");
System.out.println("文件打开成功");
} catch (FileNotFoundException e) {
System.out.println("文件不存在，错误信息：" + e.getMessage());
e.printStackTrace(); // 打印完整调用栈
}
System.out.println("异常处理后的代码");
}2.3.3 finally块
java
public static int getData() {
Scanner sc = null;
try {
sc = new Scanner(System.in);
int data = sc.nextInt();
return data;
} catch (InputMismatchException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
System.out.println("finally中代码");
if (null != sc) {
sc.close(); // 确保资源被释放
}
}
return 0;
}面试题 ：finally中的语句一定会执行吗？
答：正常情况下一定会执行，除非遇到：
- 在try或catch块中调用System.exit()
- 程序所在线程死亡
- 关闭CPU
三、异常处理流程
java
public static void main(String[] args) {
try {
func();
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("after try catch");
}
public static void func() {
int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr[100]); // 抛出异常
}异常处理流程总结：
- 执行try中的代码
- 出现异常则匹配catch块
- 找到匹配则执行catch，否则向上传递
- 无论是否匹配，finally都会执行
- 如果一直未被处理，最终由JVM处理，程序终止
四、自定义异常类
Java内置异常类不能满足所有需求时，可以自定义异常：
java
// 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 class Login {
private String userName = "admin";
private String password = "123456";
public static void loginInfo(String userName, String password)
throws UserNameException, PasswordException {
if (!userName.equals("admin")) {
throw new UserNameException("用户名错误！");
}
if (!password.equals("123456")) {
throw new PasswordException("密码错误！");
}
System.out.println("登陆成功");
}
public static void main(String[] args) {
try {
loginInfo("admin", "123");
} catch (UserNameException e) {
System.out.println("用户名异常：" + e.getMessage());
} catch (PasswordException e) {
System.out.println("密码异常：" + e.getMessage());
}
}
}注意事项：
- 自定义异常通常会继承自 Exception 或者 RuntimeException
- 继承自 Exception 的异常默认是受查异常
- 继承自 RuntimeException 的异常默认是非受查异常.
总结
Java异常处理是编写健壮程序的关键技术。通过合理的异常处理，我们可以：
- 提高程序的容错性
- 分离正常逻辑和错误处理逻辑
- 提供更清晰的错误信息
- 确保资源被正确释放
记住异常处理的原则：对可恢复情况使用受检异常，对编程错误使用运行时异常，避免滥用异常处理机制。
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