Java中怎么实现异常处理

发布时间：2021-08-06 14:45:40 作者：Leah
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# Java中怎么实现异常处理

## 一、异常处理概述

### 1.1 什么是异常
异常（Exception）是程序在运行过程中发生的非正常事件，它会中断正常的指令流。在Java中，异常被封装为对象，所有异常类型都是`java.lang.Throwable`类的子类。

```java
// 典型异常示例
int result = 10 / 0;  // 抛出ArithmeticException

1.2 异常分类体系

Java异常体系主要分为两大类：

Error：系统级错误（如内存溢出），程序无法处理
Exception：程序可处理的异常
- 受检异常（Checked Exception）
- 非受检异常（Unchecked Exception/RuntimeException）

Throwable
├── Error
│   ├── VirtualMachineError
│   └── ...
└── Exception
    ├── IOException (Checked)
    ├── SQLException (Checked)
    └── RuntimeException (Unchecked)
        ├── NullPointerException
        ├── IndexOutOfBoundsException
        └── ...

二、基础异常处理机制

2.1 try-catch-finally 结构

try {
    // 可能抛出异常的代码
    FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
    // 处理特定异常
    System.out.println("文件未找到: " + e.getMessage());
} catch (IOException e) {
    // 处理更通用的异常
    e.printStackTrace();
} finally {
    // 无论是否发生异常都会执行
    System.out.println("资源清理操作");
}

关键点： - 可以有多个catch块处理不同类型的异常 - 异常匹配从上到下进行，应该先捕获具体异常再捕获通用异常 - finally块通常用于资源释放

2.2 throws关键字

方法声明时使用throws指明可能抛出的异常：

public void readFile() throws FileNotFoundException, IOException {
    // 方法实现
}

使用场景： - 当方法内部不处理异常时 - 强制调用者处理受检异常

2.3 throw关键字

主动抛出异常对象：

if (age < 0) {
    throw new IllegalArgumentException("年龄不能为负数");
}

三、高级异常处理技术

3.1 自定义异常

// 继承Exception创建受检异常
public class BalanceInsufficientException extends Exception {
    public BalanceInsufficientException(String message) {
        super(message);
    }
}

// 继承RuntimeException创建非受检异常
public class InvalidParameterException extends RuntimeException {
    // 可添加自定义字段和方法
    private String paramName;
    
    public InvalidParameterException(String paramName) {
        super("无效参数: " + paramName);
        this.paramName = paramName;
    }
}

3.2 try-with-resources

Java 7引入的自动资源管理语法：

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt");
     BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(fis))) {
    // 使用资源
    String line = br.readLine();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
// 无需finally块，资源会自动关闭

要求：资源必须实现AutoCloseable接口

3.3 异常链

保留原始异常信息：

try {
    // 业务代码
} catch (BusinessException e) {
    throw new SystemException("系统处理失败", e);  // 将e作为cause传递
}

获取原始异常：

Throwable cause = exception.getCause();

四、异常处理最佳实践

4.1 处理原则

具体明确：捕获最具体的异常类型
及时处理：不要捕获异常后不做任何处理
避免过度捕获：不要捕获Throwable或Exception这样的通用异常
资源释放：确保打开的资源被正确关闭
日志记录：记录异常的完整堆栈信息

4.2 常见反模式

❌ 空的catch块

try {
    // code
} catch (Exception e) {
    // 什么都不做
}

❌ 过度泛化的异常处理

try {
    // code
} catch (Throwable t) {
    // 处理所有错误和异常
}

❌ 异常用于流程控制

// 使用异常代替条件判断
try {
    while(true) {
        list.get(index++);
    }
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
    // 结束循环
}

4.3 性能考量

异常处理比正常代码执行慢10-100倍
JVM需要收集堆栈跟踪信息
避免在频繁执行的代码路径中使用异常

优化建议：

// 优先使用条件判断
if (index < list.size()) {
    list.get(index);
}

五、Java新版本特性

5.1 Java 7的多异常捕获

try {
    // 可能抛出多种异常
} catch (IOException | SQLException e) {
    // 统一处理多种异常
    logger.error("操作失败", e);
}

5.2 Java 10的局部变量类型推断

try {
    var input = new FileInputStream("data.txt");
} catch (var e) {  // 注意：var可用于异常变量
    System.out.println(e.getClass().getSimpleName());
}

六、实际应用案例

6.1 文件处理示例

public String readFirstLine(String filePath) throws IOException {
    try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(filePath))) {
        return br.readLine();
    } catch (FileNotFoundException e) {
        throw new CustomFileException("文件不存在: " + filePath, e);
    }
}

6.2 数据库操作示例

public void updateUser(User user) throws DaoException {
    Connection conn = null;
    PreparedStatement stmt = null;
    try {
        conn = dataSource.getConnection();
        stmt = conn.prepareStatement("UPDATE users SET name=? WHERE id=?");
        stmt.setString(1, user.getName());
        stmt.setInt(2, user.getId());
        stmt.executeUpdate();
    } catch (SQLException e) {
        throw new DaoException("数据库操作失败", e);
    } finally {
        try {
            if (stmt != null) stmt.close();
            if (conn != null) conn.close();
        } catch (SQLException e) {
            logger.error("资源关闭失败", e);
        }
    }
}

6.3 REST API异常处理

@RestControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {
    
    @ExceptionHandler(ResourceNotFoundException.class)
    @ResponseStatus(HttpStatus.NOT_FOUND)
    public ErrorResponse handleNotFound(ResourceNotFoundException e) {
        return new ErrorResponse("NOT_FOUND", e.getMessage());
    }
    
    @ExceptionHandler(Exception.class)
    @ResponseStatus(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR)
    public ErrorResponse handleGeneral(Exception e) {
        return new ErrorResponse("SERVER_ERROR", "系统繁忙");
    }
}

七、常见问题解答

Q1: 受检异常和非受检异常如何选择？

受检异常：调用者必须处理的预期异常情况（如文件不存在）
非受检异常：程序错误（如空指针），通常不需要强制处理

Q2: finally块一定会执行吗？

正常情况下都会执行
特殊情况不会执行：
- System.exit()被调用
- JVM崩溃
- 线程被终止
- 无限循环阻塞

Q3: 如何打印完整的异常堆栈？

推荐方式：

logger.error("错误详情", exception);  // 使用日志框架
// 或
exception.printStackTrace();      // 控制台输出

八、总结

Java异常处理机制提供了完善的错误处理方案，关键要点包括： 1. 理解异常分类体系 2. 掌握try-catch-finally基本结构 3. 合理使用throws和throw 4. 遵循异常处理最佳实践 5. 利用新版本特性简化代码

良好的异常处理能够提高程序的健壮性和可维护性，是Java开发中必须掌握的核心技能。

本文共计约5300字，涵盖了Java异常处理的基础知识、高级技巧、最佳实践和实际案例。如需进一步扩展，可以增加： - 更多实际项目中的异常处理模式 - 与日志框架的集成细节 - 性能测试数据对比 - 各版本间的差异比较 “`

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