【Java】异常详解+实例演示+知识总结

一、介绍

本文介绍Java中的异常相关知识，通过实例演示异常的出现和解决方法，以及异常的体系结构、核心语法、注意事项等，下面将进行详细解析。

**二、**Java 异常核心语法

1.try-catch-finally：捕获并处理异常

try {
    // 可能抛出异常的代码
} catch (异常类型1 e) {
    // 处理异常类型1
} catch (异常类型2 e) { // 多个catch需按"从小到大"（子类在前）
    // 处理异常类型2
} finally {
    // 无论是否异常，必执行（除非JVM退出）
}

2.throw：手动抛出异常

if (参数不合法) {
    throw new IllegalArgumentException("参数错误"); // 手动抛异常
}

3.throws：声明方法可能抛出的异常

public void readFile() throws IOException { // 声明可能抛IOException
    // 读取文件（可能触发IOException）
}

4.try-with-resources：自动关闭资源（实现AutoCloseable接口）

try (FileReader fr = new FileReader("test.txt")) { // 资源自动关闭
    fr.read();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

**三、**常见异常示例及解决

1.NullPointerException（空指针异常）

场景：调用 null 对象的方法或属性。

解决：

2. IndexOutOfBoundsException（索引越界）

场景 ：数组 / 集合索引超出范围（如ArrayIndexOutOfBoundsException、StringIndexOutOfBoundsException）。

数组示例

解决：

集合示例

解决：

3. ClassCastException（类型转换异常）

场景：强制转换不兼容的类型。

解决：

4. ArithmeticException（算术异常）

场景：除以 0 等非法算术操作。

解决：

5. IllegalArgumentException（非法参数异常）

场景：方法接收的参数不符合预期（如参数为负数但业务要求必须为正数）。

6. IOException（IO 异常，Checked 异常）

场景：文件读写等 IO 操作失败。

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

public class IOExceptionDemo {
    // 方法1：用throws声明异常（交给调用者处理）
    public static void readFile1() throws IOException {
        FileReader fr = new FileReader("nonexistent.txt"); // 文件不存在时抛IOException
        fr.close();
    }

    // 方法2：用try-catch处理异常
    public static void readFile2() {
        try (FileReader fr = new FileReader("nonexistent.txt")) { // try-with-resources自动关闭
            fr.read();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("IO异常：" + e.getMessage());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            readFile1(); // 调用声明throws的方法，必须处理
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        readFile2(); // 已内部处理，无需额外操作
    }
}

四、异常相关知识问题

1. Checked 异常和 Unchecked 异常的区别？

• Checked 异常 ：继承自Exception（非RuntimeException），编译时强制处理（try-catch或throws），如IOException。
• Unchecked 异常 ：继承自RuntimeException，编译时不强制处理，通常是代码逻辑错误（如空指针），运行时触发。

2. final、finally、finalize的区别？

• final：修饰符，可修饰类（不可继承）、方法（不可重写）、变量（不可修改）。
• finally：异常处理块，与try搭配，无论是否抛出异常都会执行（除非 JVM 退出），常用于释放资源。
• finalize：Object类的方法，垃圾回收前调用，用于资源清理（不推荐使用，Java 9 后标记为过时）。

3. try-catch-finally中return的执行顺序？

• try或catch中的return会先执行，但结果会暂存，然后执行finally。
• 若finally中也有return，会覆盖try/catch的返回值。

4. throw和throws的区别？

• throw：用于方法内部，手动抛出具体异常对象（如throw new IOException()）。
• throws：用于方法声明处，声明方法可能抛出的异常类型（如public void m() throws IOException），告知调用者需处理。

5. 异常处理的最佳实践？

• 避免捕获所有异常（catch (Exception e)），应捕获具体异常。
• 不要忽略异常（空catch块），至少记录日志。
• 用try-with-resources自动关闭资源（替代finally手动关闭）。
• 异常信息需具体（包含上下文，如 "文件 xxx 不存在"）。
• 自定义异常时，区分 Checked/Unchecked（业务异常推荐 Unchecked）。

五、异常体系结构与概括

1. 异常体系结构

Throwable（顶层类）
├─ Error（错误：JVM层面的严重问题，程序无法处理）
│  ├─ VirtualMachineError（虚拟机错误）
│  │  ├─ OutOfMemoryError（内存溢出）
│  │  ├─ StackOverflowError（栈溢出）
│  │  └─ InternalError（内部错误）
│  ├─ AWTError（AWT组件错误）
│  └─ LinkageError（类链接错误）
│     ├─ NoClassDefFoundError（类定义未找到）
│     └─ UnsatisfiedLinkError（本地方法链接失败）
│
└─ Exception（异常：程序可处理的问题）
   ├─ RuntimeException（运行时异常：非检查型，编译不强制处理）
   │  ├─ NullPointerException（空指针）
   │  ├─ IndexOutOfBoundsException（索引越界）
   │  ├─ ClassCastException（类型转换）
   │  ├─ IllegalArgumentException（非法参数）
   │  ├─ ArithmeticException（算术错误）
   │  └─ ConcurrentModificationException（并发修改）
   │
   └─ 受检异常（Checked Exception：编译强制处理）
      ├─ IOException（IO操作异常）
      │  ├─ FileNotFoundException（文件未找到）
      │  └─ IOException（通用IO错误）
      ├─ SQLException（数据库操作异常）
      ├─ ClassNotFoundException（类未找到）
      └─ InterruptedException（线程中断）

2. Error（错误）：不可处理的严重问题

错误类型	含义	常见场景	解决方式
OutOfMemoryError	内存溢出（JVM 堆 / 方法区不足）	创建大量对象未释放、大文件加载	1. 调大 JVM 内存参数（-Xms/-Xmx）2. 优化对象生命周期，避免内存泄漏
StackOverflowError	栈溢出（方法调用栈深度超过限制）	递归调用无终止条件、多层嵌套方法	1. 修复递归终止条件2. 减少方法嵌套层级
NoClassDefFoundError	运行时找不到类定义（编译存在，运行缺失）	类路径（classpath）配置错误、jar 包缺失	1. 检查类路径是否包含目标类2. 确保依赖 jar 包存在
UnsatisfiedLinkError	本地方法（JNI）链接失败	调用的本地库（.dll/.so）不存在或版本不匹配	1. 检查本地库路径是否正确2. 确保库文件与系统兼容

3. Exception（异常）：可处理的问题

3.1 运行时异常（RuntimeException）：非检查型异常

特点：编译时不强制处理，通常由程序逻辑错误导致，需通过代码优化避免。

异常类型	含义	常见场景	解决方式
NullPointerException	调用 null 对象的方法 / 属性	String s = null; s.length();	1. 调用前判空（if (obj != null)）2. 使用Optional类避免空指针
IndexOutOfBoundsException	数组 / 集合索引越界	List<String> list = new ArrayList<>(); list.get(0);	1. 访问前检查索引范围（index < size）2. 使用循环时避免硬编码索引
ClassCastException	类型强制转换失败	Object obj = "str"; Integer i = (Integer) obj;	1. 转换前用instanceof判断类型2. 避免无意义的强制转换
IllegalArgumentException	方法接收非法参数	传入负数到要求正数的方法（如new ArrayList(-1)）	1. 方法内校验参数合法性2. 调用前确保参数符合要求
ArithmeticException	算术错误（如除以 0）	int a = 1 / 0;	1. 避免除数为 02. 计算前校验除数合法性
ConcurrentModificationException	迭代集合时并发修改（如边遍历边删除）	for (String s : list) { list.remove(s); }	1. 使用迭代器的remove()方法2. 使用CopyOnWriteArrayList等线程安全集合

3.2 受检异常（Checked Exception）：编译时强制处理

特点：编译器要求必须捕获或声明抛出，通常由外部环境导致（如 IO、网络问题）。

异常类型	含义	常见场景	解决方式
IOException	IO 操作失败（读 / 写文件、网络流）	读取不存在的文件、网络中断时写数据	1. 捕获异常并处理（如提示 "文件不存在"）2. 确保资源路径正确，网络通畅
FileNotFoundException	找不到指定文件 / 目录（IOException子类）	new FileInputStream("不存在的文件.txt")	1. 检查文件路径是否正确2. 操作前判断文件是否存在（file.exists()）
SQLException	数据库操作失败	连接参数错误、SQL 语法错误、表不存在	1. 检查数据库连接配置和 SQL 语句2. 打印异常信息定位具体错误（如e.getMessage()）
ClassNotFoundException	加载类时找不到类定义（与NoClassDefFoundError的区别：前者是主动加载失败，后者是被动引用失败）	Class.forName("com.mysql.Driver")	1. 检查类全限定名是否正确2. 确保依赖的 jar 包已引入
InterruptedException	线程在等待 / 休眠时被中断	Thread.sleep(1000)时调用thread.interrupt()	1. 捕获后可恢复中断状态（Thread.currentThread().interrupt()）2. 根据业务决定是否终止线程