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小白如何认识并处理Java异常？

news 2025/7/27 21:12:44

1.异常的概念和为什么要有处理异常

2.异常的体系结构

3.异常的分类

3.1 受检查异常(Checked Exceptions)

3.2 非受检查异常(Unchecked Exceptions)

4.异常的处理方式

5.异常处理的关键字

5.1 异常的抛出

5.2 异常的声明

5.3 异常的捕获和处理

5.4 finally

5.5 throw 和 throws 的区别

6.异常处理流程小结

7.实现自定义异常类

1.异常的概念和为什么要有处理异常

Java异常(Exception)是程序运行时发生的不正常情况，它会中断正常的指令流。异常机制是Java处理程序错误的标准方式，提供了一种结构化的、面向对象的方法来处理运行时问题。

正常的书面概念可能有点晦涩难懂，在这里可以想象一下：你通过手机APP点外卖的整个过程，正常的流程（没有异常）是这样的：

但是如果这个过程中某个环节出现意外，将导致你收不到外卖。这个过程中的各种意外情况就相当于程序中的"异常"。

当有这些异常之后，就要对其进行处理，为什么需要这些"异常处理"？

提前预防：就像APP会先检查你的网络连接再让你下单
优雅降级：当首选餐厅关门时，APP不会直接崩溃，而是推荐替代选项
明确反馈：不是简单显示"操作失败"，而是告诉你具体原因（余额不足/商家打烊等）
资源清理：就像最终都会发送订单确认，确保流程完整
流程中断：当严重错误发生时（如支付失败），立即停止后续操作（不制作/不配送）

Java语言也是类似的，当编译器抛出一个异常时，就要对其进行有效处理。因此，认识Java的异常是非常有必要的，这样才能对异常对症下药。

2.异常的体系结构

下图是异常的体系结构重要的一部分，包括但不限于图中所有：

上图中可知：

Throwable：是异常体系的顶层类，派生出Error和Exception这两个重要子类
Error（错误）：是指 Java 虚拟机无法解决的问题，比如 JVM 的内部错误等，典型的有OutOfMemoryError 和 StackOverflowError
Exception（异常）：当发生Exception时，程序🐒可以通过对代码进行处理，使其正常运行

3.异常的分类

异常有时候在编译时发生，有时候在程序运行时发生，前者称为受检查异常(Checked Exceptions)，后者称为非受检查异常(Unchecked Exceptions)。

3.1 受检查异常(Checked Exceptions)

在程序编译时发生的异常，称为编译时异常，也称为受检查异常(Checked Exceptions)

常见的受检查异常：

（ 1 ） IOException ：

FileNotFoundException：尝试打开不存在的文件

结果显示，受检查异常在编写代码时编译器就已经给出提示（FileReader下方标红)，如果不对其进行处理，当运行时就会抛出异常：FileNotFoundException。

（ 2 ）SQLException：数据库操作异常

（ 3 ）ClassNotFoundException：类加载失败

3.2 非受检查异常(Unchecked Exceptions)

在编译时不发生，在程序运行时发生的异常，称为运行时异常，也成为非受检查异常(Unchecked Exceptions) 。

常见的非受检查异常：

（ 1 ）ArithmeticException：算术异常

结果显示，非受检查异常在编写代码是编译器不会给出标红提示，但是当运行时就会抛出异常：ArithmeticException，并且给出异常的位置和异常的原因（这里是0不能作为除数）。

（ 2 ）ArrayIndexOutOfBoundsException：数组越界异常

（ 3 ）NullPointerException：空指针异常

（ 4 ）ClassCastException：类型转换异常

4.异常的处理方式

认识异常之后，就先对异常进行处理。处理异常的主要方式有:

（ 1 ）LBYL（Look Before You Leap）：在操作之前就做充分的检查，即事前防御型

// 典型LBYL代码结构
if (file.exists()) {          // 先检查if (file.canRead()) {     // 再检查// 最后执行操作String content = Files.readString(file.toPath());}
}

这种方式在在执行操作前显式检查所有可能出错的条件，正常流程和错误处理流程的代码混在一起，使得代码整体会显得比较混乱。因此处理异常时通常使用第二种方式：

（ 2 ）EAFP（Easier to Ask for Forgiveness than Permission）：先执行操作，再处理可能的异常，而不是提前检查所有可能的错误条件，即事后认错型

try {// 可能抛出异常的操作
} catch (可以出现的哪类异常  e) {// 异常处理 
} finally {// 可选的清理代码（无论是否异常都会执行）
}

这种方式的优势在于正常流程和错误流程是分开的，程序🐒编写代码时更关注正常流程，代码也更清晰。处理异常的核心思想便是EAFP。

要真正理解异常，就要认识异常处理的5个关键字： throw、try、catch、finally、throws。

5.异常处理的关键字

5.1 异常的抛出

在编写程序时，如果程序中出现错误，这个时候就需要把错误的信息告诉调用者。在Java中，使用关键字 throw ，抛出一个指定的异常对象，把错误的信息告诉调用者。

语法形式：

throw new XXXException("异常产生的原因")

如：

public class Main {public static int div(int x , int y) {if (0 == y) {throw new ArithmeticException("除数不能为0！！！");}System.out.println("你错了吗？");return x / y;}public static void main(String[] args) {int a = 666;int b = 0;System.out.println(div(a , b));}
}

这是一个实现两个数相除的方法，并通过 throw 抛出异常，来看运行结果：

结果显示，这次给出的错误原因是程序🐒自己编写的，也就是“除数不能为0！！！”，并且可以看到“你错了吗？”并没有打印出来。

注意事项：

throw 必须写在方法体内部
抛出的对象必须是Exception 或者 Exception 的子类对象
异常一旦抛出，后面的代码将不再执行

5.2 异常的声明

当编写代码时不想处理异常，可以借助关键字 throws 来声明异常，将异常抛给方法的调用者来处理，放在方法的参数列表之后。

语法形式：

修饰符返回值类型方法名（参数列表）throws 异常类型1，异常类型2...{ }


public class Main {public static int getNum(int[] array , int index) throws NullPointerException,ArrayIndexOutOfBoundsException {if (null == array) {throw new NullPointerException("这个数组是空的！！！");}if (index < 0 || index >= array.length) {throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("超出数组边界！！！");}return array[index];}public static void main(String[] args) {int[] array = {0 , 1 , 2 , 3 , 4};System.out.println(getNum(array ,6));}
}

在这个代码中，需要得到下标为index的数组元素，在写方法时通过关键字 throws 声明两个异常，即 NullPointerException 和 ArrayIndexOutOfBoundsException，来看运行结果：

结果显示，异常“超出数组边界 ”。

注意事项：

throws 跟在方法的参数列表之后
声明的异常需要是 Exception 或者Exception 的子类
如果会抛出多个异常，throws 之后要跟多个异常类型，并且使用英文逗号隔开

5.3 异常的捕获和处理

throw 是抛出异常，throws 是声明异常，这两个关键字都没有对异常进行真正的处理，而是将异常原因抛出告诉给方法的调用者，再由调用者进行处理。如果要对异常进行真正的处理，就需要使用关键字 try 和 catch 。

语法形式：

try {//可能出现异常的代码
} catch (捕获的异常类型 e) {//如果抛出异常，在这里进行处理，处理完成后，跳出try-catch结构，继续执行后续代码
}finally {//这里的代码一定会被执行，后面继续介绍
}
//后续代码，如果没有异常或者是异常被处理后，执行这里的代码，如果有异常但没有处理，这里就不会被执行

public class Main {public static void getNum(int[] array, int index) {try {System.out.println("异常之前的代码执行吗？？？");System.out.println("下标为" + index + "的元素是：" + array[index]);System.out.println("异常之后的代码执行吗？？？？");} catch (NullPointerException e) {System.out.println("数组不能为null !!!");} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {System.out.println("索引越界!!!");}System.out.println("try-catch之后的代码执行了...");}public static void main(String[] args) {int[] array = null;getNum(array, 6); // 测试null数组System.out.println("--------分割线--------");array = new int[]{1, 2, 3};getNum(array, 6); // 测试越界索引}
}

在这个代码中，通过 catch 对异常进行处理，来看运行结果：

结果显示，捕获后的异常的 try-catch结构外的代码都被执行了。

注意事项：

try 代码块中，如果有代码出现异常，那么这个异常代码之后的代码将不再执行
如果抛出异常类型与 catch 的异常类型不匹配，也就是说异常没有被成功捕获，那么就不会被处理，就会往外抛出异常
try 中可能会有多个不同对象的异常，此时需要多个 catch 进行捕获

5.4 finally

在编写程序代码时，有一些特点的代码不论是否发生异常，都需要执行，比如程序中打开的资源如数据库链接、IO流，在程序正常或者退出时也要对资源进行回收，此时就需要关键字 finally 来构造一个代码块让这些代码执行起来。

前面说到 try-catch 时，语法形式是这样的：

语法形式：

try {//可能出现异常的代码
} catch (捕获的异常类型 e) {//如果抛出异常，在这里进行处理，处理完成后，跳出try-catch结构，继续执行后续代码
}finally {//这里的代码一定会被执行
}
//后续代码，如果没有异常或者是异常被处理后，执行这里的代码，如果有异常但没有处理，这里就不会被执行

虽然在前面的结果中看到 try-catch 后续代码依然执行，但那是在处理异常之后的，如果没有对异常进行处理，那么 try-catch 后续代码是不会执行的，此时就突出了 finally 的重要性。

public class Main {public static void getNum(int[] array, int index) {try {System.out.println("异常之前的代码执行吗？？？");System.out.println("下标为" + index + "的元素是：" + array[index]);System.out.println("异常之后的代码执行吗？？？？");} catch (NullPointerException e) {System.out.println("数组不能为null !!!");}//没有处理索引越界的异常处理finally {System.out.println("finally里面的代码块被执行了...");}System.out.println("try-catch之后的代码执行了...");}public static void main(String[] args) {int[] array = null;getNum(array, 6); // 测试null数组System.out.println("--------分割线--------");array = new int[]{1, 2, 3};getNum(array, 6); // 测试越界索引}
}

这个代码对数组索引超出边界时并没有对其进行异常处理，来看运行结果：

结果显示，不论异常是否处理，finally 的代码块一定会被执行！

5.5 throw 和 throws 的区别

异常处理的5个关键字throw、try、catch、finally、throws。其中throw 和 throws有什么区别呢？

（1）throw

作用：主动抛出一个异常对象（在方法内部使用）
特点：

用于方法内部，当检测到错误条件时立即抛出异常

后面跟一个异常对象实例（new ExceptionType()）

执行到 throw 时，当前方法立即停止，异常交给调用栈处理

（2）throws

作用：声明方法可能抛出的异常类型（在方法签名中使用）
特点：

用于方法声明处，告诉调用者该方法可能抛出哪些受检异常（Checked Exceptions）

后面跟异常类名（多个异常用英文逗号分隔）

不实际抛出异常，只是声明可能性

6.异常处理流程小结

try 代码块最先执行
如果 try 代码块中没有出现异常，其代码块内的所有代码都会被执行，如何跳过 catch 的代码块；如果 try 代码块中的某一代码出现异常，则该代码之后的 try 代码块将不会再执行，观察该异常是否和 catch 的异常是否匹配
如果找到匹配的异常类型，就会执行 catch 代码块中的代码
如果没有找到匹配的异常类型，就会将异常向上传递给上层调用者，如果向上一直传递没有合适的方法异常处理，最终会交给 JVM 处理，直到程序异常终止（和为会异常处理相似，直接抛出异常，有编译器给出提示，如果算术异常中“ by zero”）

7.实现自定义异常类

//自定义用户名异常类
public class NameException extends RuntimeException {public NameException(String message) {super(message);}
}

//自定义密码异常类
public class PassWordException extends RuntimeException {public PassWordException(String message) {super(message);}
}

// 用户登录类，封装登录逻辑
class UserLogin {// 用户属性private String name;// 用户名private String password;// 密码// Getter和Setter方法public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public String getPassword() {return password;}public void setPassword(String password) {this.password = password;}/*** 用户登录验证方法* @param name 输入的用户名* @param password 输入的密码* @throws NameException 当用户名不匹配时抛出* @throws PassWordException 当密码不匹配时抛出*/public void userLogin(String name , String password) throws NameException, PassWordException {// 验证用户名if (! this.name.equals(name)) {throw new NameException("输入的用户名错误异常！");}// 验证密码if (! this.password.equals(password)) {throw new PassWordException("输入的密码错误异常！");}System.out.println("登陆成功");   // 验证通过}
}// 主程序类
public class Main {public static void main(String[] args) {//实现一个简单的控制台版用户登陆程序, 程序启动提示用户输入用户名密码. 如果用户名密码出错, 使用自定义异常的方式来处理UserLogin userLogin = new UserLogin();// 创建用户登录对象// 设置正确的用户名和密码（模拟数据库中的用户数据）userLogin.setName("zhangsan");userLogin.setPassword("12345");try {// 尝试登录（这里可以替换为从控制台获取的用户输入）userLogin.userLogin("zhangsan" , "12345");} catch (NameException e) {// 捕获并处理用户名异常e.printStackTrace();} catch (PassWordException e) {// 捕获并处理密码异常e.printStackTrace();}}
}

注意事项：