一、异常概述
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异常的概念
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异常产生的原因
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finally的应用
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异常的分类
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异常的处理
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自定义异常类
Java异常处理是编程中不可或缺的重要部分，它帮助我们优雅地处理程序运行时的错误情况。本课程将全面讲解以上核心内容。
二、异常的基本概念
什么是异常？
异常（Exception）是程序运行时发生的不正常情况，它打断了正常的程序执行流程。在Java中，异常是作为一个对象来表示的，所有异常类都继承自`Throwable`类。
异常产生的原因
异常可能由多种原因引起：
用户输入错误：输入格式不正确、输入数据越界等
设备错误：硬盘空间不足、网络连接中断、打印机未连接等
物理限制：内存耗尽、磁盘已满等
代码错误：空指针访问、数组越界、类型转换错误等
业务逻辑异常：不符合业务规则的操作
三、异常的分类体系
异常的分类：
Error类：表示仅靠程序无法恢复的严重错误，例如内存空间不足，或是Java虚拟机无法调用时被盗出。
特点：遇到这样的错误，程序中无法处理。
RuntimeException类（运行时异常）
特点：Java编译器不会检查它。运行时出错，这种异常可以避免，可以处理也可以不处理。
CheckedException类（已检查异常）
特点：Java编译器会检查它。出现这类异常时，编译不会通过，必须处理。
- Error类（错误）
特点：
表示仅靠程序无法恢复的严重错误
通常与JVM相关，程序无法处理
发生时程序通常会终止运行
常见Error示例：
`OutOfMemoryError`：内存空间不足
`StackOverflowError`：栈溢出错误
`VirtualMachineError`：Java虚拟机错误
java
// Error通常无法在程序中处理
public class ErrorExample {
public static void main(String[] args) {
// 可能导致StackOverflowError
recursiveMethod(0);
}
public static void recursiveMethod(int i) {
// 无限递归会导致栈溢出
recursiveMethod(i + 1);
}
}
- RuntimeException类（运行时异常）
特点：
Java编译器不会检查这类异常
运行时才会被发现
这类异常可以避免，可以处理也可以不处理
常见RuntimeException示例：
`NullPointerException`：空指针异常
`ArrayIndexOutOfBoundsException`：数组越界异常
`ArithmeticException`：算术异常（如除以零）
`ClassCastException`：类型转换异常
`IllegalArgumentException`：非法参数异常
java
public class RuntimeExceptionExample {
public static void main(String[] args) {
// 可能导致NullPointerException
String str = null;
try {
System.out.println(str.length());
} catch (NullPointerException e) {
System.out.println("捕获到空指针异常: " + e.getMessage());
}
// 可能导致ArithmeticException
try {
int result = 10 / 0;
} catch (ArithmeticException e) {
System.out.println("捕获到算术异常: " + e.getMessage());
}
}
}
- CheckedException类（已检查异常）
特点：
Java编译器会检查这类异常
出现这类异常时，编译不会通过
必须进行处理（捕获或声明抛出）
常见CheckedException示例：
`IOException`：输入输出异常
`SQLException`：数据库操作异常
`ClassNotFoundException`：类未找到异常
`InterruptedException`：线程中断异常
java
import java.io.*;
public class CheckedExceptionExample {
public static void main(String[] args) {
// 必须处理IOException
try {
FileReader file = new FileReader("test.txt");
BufferedReader fileInput = new BufferedReader(file);
// 读取文件内容
String line;
while ((line = fileInput.readLine()) != null) {
System.out.println(line);
}
fileInput.close();
} catch (FileNotFoundException e) {
System.out.println("文件未找到: " + e.getMessage());
} catch (IOException e) {
System.out.println("IO异常: " + e.getMessage());
}
}
}
四、异常处理机制
try-catch-finally结构
java
try {
// 可能抛出异常的代码
代码块;
} catch (异常类型1 变量名1) {
// 处理异常类型1
处理代码块1;
} catch (异常类型2 变量名2) {
// 处理异常类型2
处理代码块2;
} finally {
// 无论是否发生异常都会执行的代码
最终代码块;
}
finally的应用
finally块的特点：
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始终执行：无论是否发生异常，finally块中的代码都会执行
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资源清理：常用于关闭文件、释放数据库连接等清理工作
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不能单独使用：必须与try或try-catch一起使用
java
public class FinallyExample {
public static void main(String[] args) {
FileInputStream fis = null;
try {
fis = new FileInputStream("data.txt");
// 读取文件操作
int data = fis.read();
while (data != -1) {
System.out.print((char) data);
data = fis.read();
}
} catch (FileNotFoundException e) {
System.out.println("文件未找到: " + e.getMessage());
} catch (IOException e) {
System.out.println("读取文件出错: " + e.getMessage());
} finally {
// 确保文件流被关闭
if (fis != null) {
try {
fis.close();
System.out.println("\n文件流已关闭");
} catch (IOException e) {
System.out.println("关闭文件流出错: " + e.getMessage());
}
}
}
}
}
五、异常处理的最佳实践
- 精确捕获异常
java
// 不推荐的写法
try {
// 业务代码
} catch (Exception e) {
// 捕获所有异常
}
// 推荐的写法
try {
// 业务代码
} catch (FileNotFoundException e) {
// 处理文件未找到异常
} catch (IOException e) {
// 处理IO异常
} catch (Exception e) {
// 处理其他异常
}
- 不要忽略异常
java
// 不好的做法：忽略异常
try {
// 业务代码
} catch (Exception e) {
// 什么都不做
}
// 好的做法：记录异常信息
try {
// 业务代码
} catch (Exception e) {
// 记录异常信息
e.printStackTrace();
// 或者使用日志框架
logger.error("发生异常", e);
}
- 使用适当的异常信息
java
// 提供有用的异常信息
public void processFile(String fileName) throws FileNotFoundException {
if (fileName == null || fileName.isEmpty()) {
throw new IllegalArgumentException("文件名不能为空");
}
File file = new File(fileName);
if (!file.exists()) {
throw new FileNotFoundException("文件不存在: " + fileName);
}
// 处理文件
}
六、自定义异常类
创建自定义异常
java
// 1. 创建检查异常
public class BusinessException extends Exception {
private String errorCode;
public BusinessException(String message) {
super(message);
}
public BusinessException(String message, String errorCode) {
super(message);
this.errorCode = errorCode;
}
public BusinessException(String message, Throwable cause) {
super(message, cause);
}
public String getErrorCode() {
return errorCode;
}
}
// 2. 创建运行时异常
public class BusinessRuntimeException extends RuntimeException {
private String errorCode;
public BusinessRuntimeException(String message) {
super(message);
}
public BusinessRuntimeException(String message, String errorCode) {
super(message);
this.errorCode = errorCode;
}
public String getErrorCode() {
return errorCode;
}
}
使用自定义异常
java
public class UserService {
public void registerUser(String username, String password) throws BusinessException {
// 验证用户名
if (username == null || username.trim().isEmpty()) {
throw new BusinessException("用户名不能为空", "USER_001");
}
// 验证密码强度
if (password == null || password.length() < 8) {
throw new BusinessException("密码长度不能少于8位", "USER_002");
}
// 检查用户名是否已存在
if (userExists(username)) {
throw new BusinessException("用户名已存在", "USER_003");
}
// 注册用户逻辑
//
}
private boolean userExists(String username) {
// 检查用户是否存在
return false;
}
}
// 使用示例
public class Main {
public static void main(String[] args) {
UserService service = new UserService();
try {
service.registerUser("test", "123");
} catch (BusinessException e) {
System.out.println("注册失败: " + e.getMessage());
System.out.println("错误代码: " + e.getErrorCode());
// 可以根据错误代码进行不同的处理
switch (e.getErrorCode()) {
case "USER_001":
// 处理用户名不能为空
break;
case "USER_002":
// 处理密码长度不足
break;
case "USER_003":
// 处理用户名已存在
break;
}
}
}
}
七、总结与建议
异常处理原则
1.早抛出，晚捕获：在发现问题时尽早抛出异常，在合适的层级处理异常
2.避免空catch块：不要忽略异常，至少要记录异常信息
3.使用有意义的异常信息：提供足够的信息帮助调试
4.区分业务异常和系统异常：业务异常给用户提示，系统异常记录日志
5.保持finally块简洁：finally块中不要包含可能抛出异常的复杂逻辑
异常处理流程图
程序执行
↓
try块中的代码
↓
是否发生异常？
├── 否 → 执行finally块 → 程序继续
↓
是
↓
匹配catch块
↓
执行catch块中的代码
↓
执行finally块
↓
程序继续执行
性能考虑
异常处理对性能有一定影响，应避免在频繁执行的代码路径中使用异常处理流程控制。对于可预见的错误情况，优先使用条件判断而不是依赖异常处理。
通过掌握Java异常处理机制，你能够编写出更健壮、更易维护的程序。异常处理不仅是技术实现，更是良好编程习惯的体现。在实际开发中，结合具体的业务场景，合理运用异常处理机制，将使你的代码更加可靠和优雅。