作為一名 Java 開發工程師，你一定遇到過運行時錯誤、空指針異常、文件找不到等問題。Java 提供了強大的異常處理機制，幫助我們優雅地捕獲和處理這些錯誤。
本文將帶你全面掌握：
- Java 異常體系結構
- try-catch-finally 的使用
- throw 與 throws 的區別
- 自定義異常類的設計
- Java 7+ 新特性（try-with-resources）
- 常見異常類型及排查方法
- 異常處理的最佳實踐與注意事項
并通過豐富的代碼示例和真實業務場景講解，幫助你寫出更健壯、更可維護的 Java 代碼。
🧱 一、Java 異常體系概述
Java 中的異常（Exception）本質上是程序在運行過程中出現的非正常情況，導致程序無法繼續執行。Java 使用面向對象的方式對異常進行封裝和管理。
異常體系結構圖解：
Throwable
├── Error // 嚴重問題（JVM 錯誤），通常不被捕獲
└── Exception // 可控異常├── RuntimeException // 運行時異常（unchecked）└── 其他所有異常 // 檢查型異常（checked）核心接口/類說明：
| 類名 | 特點 |
|---|---|
Throwable | 所有異常的父類，包含堆棧信息、消息等 |
Error | 表示 JVM 無法處理的嚴重問題，如?OutOfMemoryError |
Exception | 所有可控異常的基類，必須被處理或聲明拋出 |
RuntimeException | 運行時異常，編譯器不強制要求處理 |
🔍 二、try-catch-finally 基礎語法
? 基本語法結構：
try {// 嘗試執行的代碼
} catch (ExceptionType1 e1) {// 處理異常
} catch (ExceptionType2 e2) {// 處理其他異常
} finally {// 無論是否發生異常都會執行（用于資源釋放）
}示例：
try {int result = 10 / 0;
} catch (ArithmeticException e) {System.out.println("除數不能為0");
} finally {System.out.println("finally 總會執行");
}?? 三、throw 與 throws 的區別
| 關鍵字 | 用途 | 示例 |
|---|---|---|
throw | 主動拋出一個異常對象 | throw new IllegalArgumentException("參數錯誤") |
throws | 在方法簽名中聲明可能拋出的異常 | public void readFile() throws IOException |
示例：
public static void checkAge(int age) throws IllegalArgumentException {if (age < 0) {throw new IllegalArgumentException("年齡不能為負數");}
}💡 四、常見異常類型及其含義
| 異常類型 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
NullPointerException | 空引用調用方法或屬性 | String s = null; s.length() |
ArrayIndexOutOfBoundsException | 數組越界訪問 | int[] arr = new int[3]; arr[5] = 10; |
ArithmeticException | 數學運算錯誤 | int a = 10 / 0; |
ClassCastException | 類型轉換錯誤 | Object obj = "abc"; Integer i = (Integer)obj; |
NumberFormatException | 字符串轉數字失敗 | Integer.parseInt("abc") |
FileNotFoundException | 文件未找到 | new FileReader("不存在的文件.txt") |
IOException | 輸入輸出異常 | 讀寫文件、網絡請求等 |
SQLException | 數據庫操作異常 | JDBC 操作失敗 |
🧪 五、try-with-resources（Java 7+）
Java 7 引入了自動資源管理機制，確保實現了 AutoCloseable 接口的對象在 try 塊結束后自動關閉。
? 語法格式：
try (資源聲明) {// 使用資源
} catch (異常類型 e) {// 異常處理
}示例：
try (FileInputStream fis = new FileInputStream("data.txt")) {int data;while ((data = fis.read()) != -1) {System.out.print((char) data);}
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}? 不再需要手動在
finally中關閉資源，避免資源泄漏。
🧱 六、自定義異常類設計
當 Java 內置的異常類型不足以表達你的業務邏輯時，可以自定義異常類。
? 自定義異常類模板：
public class InvalidUserInputException extends Exception {public InvalidUserInputException(String message) {super(message);}
}使用示例：
public void validateEmail(String email) throws InvalidUserInputException {if (!email.contains("@")) {throw new InvalidUserInputException("郵箱地址不合法");}
}📌 七、異常處理的最佳實踐
| 實踐 | 說明 |
|---|---|
| 避免空 catch 塊 | 不要只寫?catch (Exception e) {}，應記錄日志或處理 |
| 異常應具體化 | 捕獲具體的異常類型，而非直接捕獲?Exception |
| 合理使用 finally | 用于關閉流、連接等資源 |
| 異常信息清晰 | 拋出異常時提供有意義的信息，便于排查 |
| 日志記錄優先 | 使用日志框架（如 Log4j、SLF4J）記錄異常堆棧 |
| 不濫用異常控制流程 | 異常不應作為正常的程序流程控制手段 |
| 分層異常處理 | 在 service 層統一捕獲并包裝異常，controller 返回友好提示 |
| 包裝原始異常 | 使用?Throwable.initCause()?或構造函數鏈式傳遞異常 |
🚫 八、常見誤區與注意事項
| 誤區 | 正確做法 |
|---|---|
| catch(Exception e) {} | 至少打印日志或拋出 |
| 捕獲 Throwable | 除非特殊需求，否則不要捕獲 Error |
| 忽略關閉資源 | 使用 try-with-resources 或 finally 顯式關閉 |
| 在 finally 中 return | 避免在 finally 中返回值，容易覆蓋 try/catch 中的返回值 |
| 把異常吞掉不處理 | 應該記錄日志或重新拋出 |
| 把異常作為流程控制 | 應使用條件判斷代替異常跳轉 |
| 在 catch 塊中拋出新異常但丟失原異常 | 使用?initCause()?或帶 cause 構造器 |
| 不加限制地拋出異常 | 控制異常傳播層級，合理封裝 |
🧠 九、實際應用場景與案例解析
場景1：文件讀取異常處理
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("input.txt"))) {String line;while ((line = reader.readLine()) != null) {processLine(line);}
} catch (FileNotFoundException e) {System.err.println("文件未找到，請檢查路徑");
} catch (IOException e) {System.err.println("讀取文件時發生IO異常");
}場景2：數據庫連接異常處理（DAO 層）
public List<User> getAllUsers() throws DatabaseException {try (Connection conn = dataSource.getConnection();Statement stmt = conn.createStatement();ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT * FROM users")) {// 處理結果集} catch (SQLException e) {throw new DatabaseException("查詢用戶失敗", e);}
}場景3：Web 請求統一異常處理（Spring MVC）
@RestControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {@ExceptionHandler(InvalidUserInputException.class)public ResponseEntity<String> handleInvalidInput(InvalidUserInputException ex) {return ResponseEntity.badRequest().body(ex.getMessage());}@ExceptionHandler(Exception.class)public ResponseEntity<String> handleUnexpectedError(Exception ex) {return ResponseEntity.status(500).body("服務器內部錯誤");}
}📊 十、總結：Java 異常處理核心知識點一覽表
| 內容 | 說明 |
|---|---|
| 異常體系 | Throwable → Error / Exception |
| try-catch | 捕獲并處理異常 |
| finally | 總會執行，用于資源釋放 |
| throw | 主動拋出異常 |
| throws | 方法聲明可能拋出的異常 |
| try-with-resources | 自動關閉資源（Java 7+） |
| 自定義異常 | 繼承 Exception 或 RuntimeException |
| 最佳實踐 | 記錄日志、避免空 catch、分層處理、異常封裝 |
| 注意事項 | 不要用異常控制流程、避免吞異常、不要捕獲 Throwable |
📎 十一、附錄：異常處理常用技巧速查表
| 功能 | 示例 |
|---|---|
| 獲取異常信息 | e.getMessage() |
| 打印堆棧信息 | e.printStackTrace() |
| 獲取異常類型 | e.getClass().getName() |
| 獲取異常原因 | e.getCause() |
| 設置異常原因 | e.initCause(otherEx) |
| 拋出自定義異常 | throw new MyCustomException("msg") |
| 日志記錄異常 | logger.error("發生錯誤", e) |
| 包裝異常并拋出 | throw new BusinessException("業務錯誤", e) |
| 多個異常捕獲（Java 7+） | `catch (IOException |
| 判斷是否為空指針 | if (obj == null) throw new NullPointerException() |
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