Java中的异常及异常处理

异常的概念

异常是指在程序运行过程中发生的不正常事件，它会中断程序的正常执行流程。Java中的异常机制提供了一种结构化的方法来处理运行时错误，使程序能够优雅地处理错误情况而不是直接崩溃。例如，当试图访问空对象的成员时，会抛出NullPointerException；当数组索引超出范围时，会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException。

异常分类

运行时异常(RuntimeException)

运行时异常又称非检查异常(unchecked exceptions)，是RuntimeException类及其子类。这类异常通常由程序逻辑错误引起，编译器不强制要求处理，但可能会导致程序终止。常见例子包括：

• NullPointerException：试图访问空对象的成员
• ArrayIndexOutOfBoundsException：数组索引越界
• ClassCastException：类型转换错误
• ArithmeticException：算术运算异常，如除以零

编译时异常(Exception)

编译时异常又称检查异常(checked exceptions)，是Exception类中除RuntimeException以外的异常。编译器会强制要求处理这类异常，否则程序无法通过编译。常见例子包括：

• IOException：IO（input/output）-输入输出异常
• SQLException：数据库访问异常
• FileNotFoundException：文件未找到异常
• ClassNotFoundException：类加载异常
• InterruptedException：一个线程被另一个线程中断，抛出该异常。

异常体系结构

Java的异常体系采用层次结构，以Throwable为顶层父类：

Throwable
├── Error (系统严重错误，如OutOfMemoryError，通常无法恢复)
└── Exception
    ├── RuntimeException (运行时异常)
    └── 其他Exception (编译时异常)

异常处理

try-catch-finally块

使用try…catch语句处理异常时，异常会在内部被捕获和处理，不会传递给JVM，程序可以继续正常执行。

try {
    // 可能抛出异常的代码
    FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt");
    // 其他操作...
} catch (FileNotFoundException e) {
    // 处理文件未找到异常
    System.out.println("文件未找到: " + e.getMessage());
} catch (IOException e) {
    // 处理其他IO异常
    e.printStackTrace();
} finally {
    // 无论是否发生异常都会执行的代码
    // 常用于资源释放
    if (fis != null) {
        try {
            fis.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

throw关键字

用于在方法内部主动抛出异常：

public void withdraw(double amount) {
    if (amount > balance) {
        throw new IllegalArgumentException("余额不足");
    }
    balance -= amount;
}

注意：抛出异常后，Java虚拟机将终止后续代码的执行，除非使用finally块进行包裹处理。

throws关键字

用于声明方法可能抛出的异常，将异常处理责任转移给上一级调用者：

public void readFile(String path) throws FileNotFoundException {
    FileInputStream fis = new FileInputStream(path);
    // 文件操作...
}

最佳实践

1. 针对不同的异常类型使用多个catch块，从具体到一般
2. 在finally块中释放资源(如文件流、数据库连接)
3. 不要捕获异常后什么都不做(空的catch块)
4. 自定义异常时继承适当的异常类
5. 记录异常信息时使用日志系统而不是简单的printStackTrace()
6. 考虑异常对性能的影响，避免过度使用异常处理