Java中異常類Exception的用法

# Java中異常類Exception的用法

## 一、異常處理概述

### 1.1 什么是異常
異常（Exception）是程序在運行過程中發生的非正常事件，它會中斷正常的指令流。在Java中，異常是以對象的形式存在的，當程序出現錯誤時，會創建并拋出一個異常對象。

### 1.2 異常處理的重要性
良好的異常處理能夠：
- 提高程序的健壯性
- 便于調試和錯誤定位
- 提供友好的用戶提示
- 保證資源正確釋放

## 二、Exception類體系結構

### 2.1 Java異常類層次

Throwable ├── Error └── Exception ├── RuntimeException └── 其他Checked Exception

### 2.2 Checked Exception vs Unchecked Exception
| 類型                | 特點                          | 示例                      |
|---------------------|-----------------------------|--------------------------|
| Checked Exception   | 必須處理，否則編譯不通過         | IOException, SQLException |
| Unchecked Exception | 不強制處理，通常是編程錯誤       | NullPointerException      |

## 三、Exception的基本用法

### 3.1 try-catch-finally塊

```java
try {
    // 可能拋出異常的代碼
    FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
    // 異常處理
    System.err.println("文件未找到: " + e.getMessage());
} finally {
    // 無論是否發生異常都會執行
    if (fis != null) {
        fis.close();
    }
}

3.2 多catch塊處理

try {
    // 可能拋出多種異常的代碼
    int num = Integer.parseInt("123a");
    System.out.println(10 / num);
} catch (NumberFormatException e) {
    System.out.println("數字格式錯誤");
} catch (ArithmeticException e) {
    System.out.println("算術運算錯誤");
}

3.3 try-with-resources語句（Java7+）

try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"))) {
    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

四、自定義異常

4.1 創建自定義異常類

public class InsufficientFundsException extends Exception {
    private double amount;
    
    public InsufficientFundsException(double amount) {
        super("資金不足，還差: " + amount);
        this.amount = amount;
    }
    
    public double getAmount() {
        return amount;
    }
}

4.2 使用自定義異常

public void withdraw(double amount) throws InsufficientFundsException {
    if (balance < amount) {
        throw new InsufficientFundsException(amount - balance);
    }
    balance -= amount;
}

五、異常處理最佳實踐

5.1 異常處理原則

1. 具體優于籠統：捕獲最具體的異常類型
2. 不要忽略異常：至少記錄異常信息
3. 合理使用checked/unchecked異常
4. 保持異常信息的完整性

5.2 常見反模式

// 反模式1：捕獲但不處理
try {
    // ...
} catch (Exception e) {
    // 空catch塊
}

// 反模式2：過度使用異?？刂屏鞒?try {
    while (true) {
        list.get(index++);
    }
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
    // 終止循環
}

六、異常鏈與包裝異常

6.1 異常鏈的使用

try {
    // 業務代碼
} catch (BusinessException e) {
    throw new ServiceException("處理業務時出錯", e);
}

6.2 獲取異常原因

try {
    // ...
} catch (ServiceException e) {
    Throwable rootCause = e.getCause();
    if (rootCause instanceof BusinessException) {
        // 處理特定原因
    }
}

七、Java7增強的異常處理

7.1 多重捕獲

try {
    // 可能拋出多種異常的代碼
} catch (IOException | SQLException e) {
    // 統一處理IO和SQL異常
    logger.error("操作失敗", e);
}

7.2 更精確的重新拋出

public void process() throws IOException, SQLException {
    try {
        // 可能拋出多種異常的代碼
    } catch (Exception e) {
        throw e; // 編譯器知道實際拋出的異常類型
    }
}

八、異常性能考量

8.1 異常處理的性能開銷

• 創建異常對象需要填充調用棧信息
• 異常處理流程比正常流程慢
• 不要用異常代替正?？刂屏?/li>

8.2 優化建議

// 不好的做法
try {
    return list.get(index);
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
    return null;
}

// 更好的做法
if (index >= 0 && index < list.size()) {
    return list.get(index);
}
return null;

九、常見面試問題

1. Exception和Error的區別？

   • Error表示嚴重問題，應用程序通常無法恢復
   • Exception表示應用程序可以處理的異常情況

2. final、finally、finalize的區別？

   • final：修飾符，表示不可變
   • finally：異常處理塊
   • finalize：Object的垃圾回收方法

3. throw和throws的區別？

   • throw：在方法內部拋出異常對象
   • throws：聲明方法可能拋出的異常類型

十、實際應用案例

10.1 文件處理示例

public String readFile(String path) throws IOException {
    StringBuilder content = new StringBuilder();
    
    try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(path))) {
        String line;
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            content.append(line).append("\n");
        }
    } catch (FileNotFoundException e) {
        throw new IOException("文件不存在: " + path, e);
    }
    
    return content.toString();
}

10.2 數據庫操作示例

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("更新用戶失敗", e);
    } finally {
        DbUtil.closeQuietly(stmt);
        DbUtil.closeQuietly(conn);
    }
}

總結

Java異常處理是編寫健壯應用程序的關鍵部分。通過合理使用Exception類及其子類，結合try-catch-finally結構，可以有效地處理程序運行時的各種錯誤情況。同時，遵循異常處理的最佳實踐，避免常見陷阱，能夠顯著提高代碼質量和可維護性。

記?。寒惓Ｌ幚淼哪繕瞬皇窍挟惓?，而是以可控的方式管理異常，確保程序在遇到問題時能夠優雅地處理或恢復。 “`

注：本文實際約2400字，涵蓋了Java異常處理的核心知識點，包括基礎用法、高級特性、最佳實踐和實際案例。Markdown格式便于在各種平臺上閱讀和編輯。