Java中怎么實現異常處理

# Java中怎么實現異常處理

## 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，異常被封裝為對象，所有異常類型都是`java.lang.Throwable`類的子類。

```java
// 典型異常示例
int result = 10 / 0;  // 拋出ArithmeticException

1.2 異常分類體系

Java異常體系主要分為兩大類：

1. Error：系統級錯誤（如內存溢出），程序無法處理
2. Exception：程序可處理的異常
   • 受檢異常（Checked Exception）
   • 非受檢異常（Unchecked Exception/RuntimeException）

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

二、基礎異常處理機制

2.1 try-catch-finally 結構

try {
    // 可能拋出異常的代碼
    FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
    // 處理特定異常
    System.out.println("文件未找到: " + e.getMessage());
} catch (IOException e) {
    // 處理更通用的異常
    e.printStackTrace();
} finally {
    // 無論是否發生異常都會執行
    System.out.println("資源清理操作");
}

關鍵點： - 可以有多個catch塊處理不同類型的異常 - 異常匹配從上到下進行，應該先捕獲具體異常再捕獲通用異常 - finally塊通常用于資源釋放

2.2 throws關鍵字

方法聲明時使用throws指明可能拋出的異常：

public void readFile() throws FileNotFoundException, IOException {
    // 方法實現
}

使用場景： - 當方法內部不處理異常時 - 強制調用者處理受檢異常

2.3 throw關鍵字

主動拋出異常對象：

if (age < 0) {
    throw new IllegalArgumentException("年齡不能為負數");
}

三、高級異常處理技術

3.1 自定義異常

// 繼承Exception創建受檢異常
public class BalanceInsufficientException extends Exception {
    public BalanceInsufficientException(String message) {
        super(message);
    }
}

// 繼承RuntimeException創建非受檢異常
public class InvalidParameterException extends RuntimeException {
    // 可添加自定義字段和方法
    private String paramName;
    
    public InvalidParameterException(String paramName) {
        super("無效參數: " + paramName);
        this.paramName = paramName;
    }
}

3.2 try-with-resources

Java 7引入的自動資源管理語法：

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt");
     BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(fis))) {
    // 使用資源
    String line = br.readLine();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
// 無需finally塊，資源會自動關閉

要求：資源必須實現AutoCloseable接口

3.3 異常鏈

保留原始異常信息：

try {
    // 業務代碼
} catch (BusinessException e) {
    throw new SystemException("系統處理失敗", e);  // 將e作為cause傳遞
}

獲取原始異常：

Throwable cause = exception.getCause();

四、異常處理最佳實踐

4.1 處理原則

1. 具體明確：捕獲最具體的異常類型
2. 及時處理：不要捕獲異常后不做任何處理
3. 避免過度捕獲：不要捕獲Throwable或Exception這樣的通用異常
4. 資源釋放：確保打開的資源被正確關閉
5. 日志記錄：記錄異常的完整堆棧信息

4.2 常見反模式

? 空的catch塊

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

? 過度泛化的異常處理

try {
    // code
} catch (Throwable t) {
    // 處理所有錯誤和異常
}

? 異常用于流程控制

// 使用異常代替條件判斷
try {
    while(true) {
        list.get(index++);
    }
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
    // 結束循環
}

4.3 性能考量

• 異常處理比正常代碼執行慢10-100倍
• JVM需要收集堆棧跟蹤信息
• 避免在頻繁執行的代碼路徑中使用異常

優化建議：

// 優先使用條件判斷
if (index < list.size()) {
    list.get(index);
}

五、Java新版本特性

5.1 Java 7的多異常捕獲

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

5.2 Java 10的局部變量類型推斷

try {
    var input = new FileInputStream("data.txt");
} catch (var e) {  // 注意：var可用于異常變量
    System.out.println(e.getClass().getSimpleName());
}

六、實際應用案例

6.1 文件處理示例

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 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("數據庫操作失敗", e);
    } finally {
        try {
            if (stmt != null) stmt.close();
            if (conn != null) conn.close();
        } catch (SQLException e) {
            logger.error("資源關閉失敗", e);
        }
    }
}

6.3 REST API異常處理

@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", "系統繁忙");
    }
}

七、常見問題解答

Q1: 受檢異常和非受檢異常如何選擇？

• 受檢異常：調用者必須處理的預期異常情況（如文件不存在）
• 非受檢異常：程序錯誤（如空指針），通常不需要強制處理

Q2: finally塊一定會執行嗎？

• 正常情況下都會執行
• 特殊情況不會執行：
  • System.exit()被調用
  • JVM崩潰
  • 線程被終止
  • 無限循環阻塞

Q3: 如何打印完整的異常堆棧？

推薦方式：

logger.error("錯誤詳情", exception);  // 使用日志框架
// 或
exception.printStackTrace();      // 控制臺輸出

八、總結

Java異常處理機制提供了完善的錯誤處理方案，關鍵要點包括： 1. 理解異常分類體系 2. 掌握try-catch-finally基本結構 3. 合理使用throws和throw 4. 遵循異常處理最佳實踐 5. 利用新版本特性簡化代碼

良好的異常處理能夠提高程序的健壯性和可維護性，是Java開發中必須掌握的核心技能。

本文共計約5300字，涵蓋了Java異常處理的基礎知識、高級技巧、最佳實踐和實際案例。如需進一步擴展，可以增加： - 更多實際項目中的異常處理模式 - 與日志框架的集成細節 - 性能測試數據對比 - 各版本間的差異比較 “`

注：實際字數可能因格式和具體內容調整略有差異。如需精確字數統計，建議將內容復制到文字處理軟件中進行統計。