第八课：异常处理

异常是程序运行过程中出现的错误情况，Java 提供强大的异常处理机制来应对这些情况，确保程序的稳定性和可用性。

• 异常 vs 错误：
  1. 错误(Error)：无法恢复的严重问题，通常由 JVM 抛出。例如内存溢出 (OutOfMemoryError)。
  2. 异常(Exception)：程序可以处理的问题。

（一）Java 中的异常分类

1. 检查性异常

• 用户引起的错误，编译时必须被处理。
• 例如：IOException, SQLException。
• 特性：
  • 必须通过 try-catch 捕获或使用 throws 声明处理。
• 示例：

  try {
      BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"));
  } catch (FileNotFoundException e) {
      e.printStackTrace();
  }
  

2. 运行时异常

• 程序中的逻辑错误，编译时不强制处理。
• 属于 RuntimeException 类的子类，例如：NullPointerException, ArrayIndexOutOfBoundsException。
• 特性：
  • 运行时才出现。
  • 开发中应尽量避免。
• 示例：

  String str = null;
  System.out.println(str.length()); // 抛出 NullPointerException
  

3. 错误 (Error)

• JVM 抛出的严重问题，比如内存不足、栈溢出。
• 程序通常无法恢复。如：OutOfMemoryError, StackOverflowError。

（二）Java 异常处理的关键字

1. try-catch

• 包裹可能抛出异常的代码。
• 捕获并处理异常。
• 语法：

  try {
      // 有可能抛出异常的代码
  } catch (ExceptionType e) {
      // 异常的处理代码
  }
  

• 示例：

  try {
      int result = 10 / 0; // 此处抛出 ArithmeticException
  } catch (ArithmeticException e) {
      System.out.println("错误：" + e.getMessage());
  }
  

2. finally

• 用于清理资源，无论是否发生异常都会执行。

• 通常用于关闭文件、释放数据库连接等。

• 语法：

  try {
      // 有可能抛出异常的代码
  } catch (ExceptionType e) {
      // 异常的处理代码
  } finally {
      // 始终会执行的代码
  }
  

• 示例：

  try {
      int[] arr = new int[2];
      System.out.println(arr[3]); // ArrayIndexOutOfBoundsException
  } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
      System.out.println("数组越界异常：" + e.getMessage());
  } finally {
      System.out.println("关闭资源");
  }
  

3. throw

• 用于手动抛出一个异常。
• 通常用于验证条件不满足时抛出异常。
• 语法：

  if (condition) {
      throw new ExceptionType("异常信息");
  }
  

• 示例：

  public void checkAge(int age) {
      if (age < 18) {
          throw new IllegalArgumentException("年龄必须大于或等于 18");
      }
  }
  

4. throws

• 用于声明方法可能抛出的异常，由调用者处理。
• 语法：

  public void readFile() throws IOException {
      BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"));
  }
  

• 示例：

  public static void main(String[] args) throws IOException {
      readFile();
  }
  
  public static void readFile() throws IOException {
      BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"));
      String line;
      while ((line = br.readLine()) != null) {
          System.out.println(line);
      }
      br.close();
  }
  

（三）Java 内置异常类

Java 在 java.lang 包中定义了一些常见的异常类：

1. 运行时异常类

异常类型	描述
ArithmeticException	数学运算异常，例如 除以零。
ArrayIndexOutOfBoundsException	数组下标越界。
ClassCastException	对象不能强制转换为子类。
IllegalArgumentException	方法传递了非法参数。
NullPointerException	试图访问 null 对象的成员或方法时抛出。
NumberFormatException	试图将字符串解析为数字格式失败。

2. 检查性异常类

异常类型	描述
IOException	输入/输出操作失败。
FileNotFoundException	文件未找到。
SQLException	数据库操作失败。
ClassNotFoundException	当加载一个不存在的类时抛出。
InterruptedException	线程中断时抛出。

（四）捕获多个异常

一个 try 块可以跟多个 catch 块；当发生异常时，会按顺序检查每个 catch 块。

语法：

try {
    // 代码
} catch (ExceptionType1 e1) {
    // 捕获异常类型1
} catch (ExceptionType2 e2) {
    // 捕获异常类型2
}

示例：

try {
    int[] arr = new int[2];
    System.out.println(arr[3]); // 数组越界
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
    System.out.println("数组越界异常");
} catch (NullPointerException e) {
    System.out.println("空指针异常");
}

（五）自动关闭资源

JDK 7 后新增，用于自动关闭实现了 AutoCloseable 接口的资源（如文件流、数据库连接）。

优点：不需要显式关闭资源（如 close()）。

语法：

try (资源声明) {
    // 使用资源的代码
} catch (Exception e) {
    // 异常捕获代码
}

示例：

import java.io.*;

public class TryWithResourcesExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"))) {
            String line;
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("文件读取错误：" + e.getMessage());
        }
    }
}

（六）创建自定义异常

自定义异常类继承 Exception 或 RuntimeException 类。

步骤：

1. 定义一个自定义异常类。
2. 在需要的地方通过 throw 抛出异常。

示例：

// 自定义异常类
class InvalidAgeException extends Exception {
    public InvalidAgeException(String message) {
        super(message); // 调用父类构造器
    }
}

// 使用自定义异常
public class CustomExceptionExample {
    public void checkAge(int age) throws InvalidAgeException {
        if (age < 18) {
            throw new InvalidAgeException("年龄必须 >= 18");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        CustomExceptionExample example = new CustomExceptionExample();
        try {
            example.checkAge(16); // 抛出异常
        } catch (InvalidAgeException e) {
            System.out.println("异常：" + e.getMessage());
        }
    }
}

输出：

异常：年龄必须 >= 18