JavaWeb 30 天入門：第七天 —

????????在前六天的學習中，我們掌握了 Java 的基礎語法、面向對象核心特性、抽象類與接口等知識。今天我們將學習 Java 中的異常處理機制，這是保證程序健壯性的關鍵技術。在 JavaWeb 開發中，無論是用戶輸入錯誤、數據庫連接失敗還是網絡異常，都需要通過異常處理機制來優雅地處理，避免程序崩潰并給用戶友好提示。

什么是異常？

異常（Exception）是程序運行過程中發生的意外情況，它會中斷程序的正常執行流程。例如：

除以零（ArithmeticException）
訪問數組越界（ArrayIndexOutOfBoundsException）
讀取不存在的文件（FileNotFoundException）
網絡連接中斷

沒有異常處理的程序遇到異常時會直接崩潰，例如：

public class TestWithoutException {public static void main(String[] args) {int a = 10;int b = 0;System.out.println(a / b); // 發生算術異常System.out.println("程序繼續執行"); // 這行代碼不會執行}
}

運行結果：

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zeroat TestWithoutException.main(TestWithoutException.java:5)

異常的分類

Java 中的異常體系以Throwable為根類，主要分為兩大類：

Error（錯誤）：
- 由 JVM 產生的嚴重錯誤，程序無法處理（如內存溢出OutOfMemoryError）
- 通常不需要捕獲，需要從代碼層面解決
Exception（異常）：
- 程序可以處理的異常，分為：
  - 編譯時異常（受檢異常）：編譯期間必須處理的異常（如IOException、SQLException）
  - 運行時異常（非受檢異常）：運行時才會發生的異常（如NullPointerException、IndexOutOfBoundsException）

異常體系結構簡圖：

Throwable
├─ Error（錯誤）
│  ├─ OutOfMemoryError
│  └─ StackOverflowError
│
└─ Exception（異常）├─ RuntimeException（運行時異常）│  ├─ NullPointerException│  ├─ ArithmeticException│  └─ IndexOutOfBoundsException│├─ IOException（編譯時異常）├─ SQLException（編譯時異常）└─ ClassNotFoundException（編譯時異常）

異常處理的核心語法

Java 提供了try-catch-finally和throws關鍵字來處理異常，確保程序在遇到異常時能夠繼續執行或優雅退出。

1. try-catch-finally 語句

try {// 可能發生異常的代碼塊
} catch (異常類型1 變量名1) {// 處理異常類型1的代碼
} catch (異常類型2 變量名2) {// 處理異常類型2的代碼
} finally {// 無論是否發生異常，都會執行的代碼（通常用于資源釋放）
}

執行流程：

如果try塊中沒有異常，執行try塊后直接執行finally塊
如果try塊中有異常，中斷try塊執行，匹配對應的catch塊處理，最后執行finally塊

實例：

public class TryCatchDemo {public static void main(String[] args) {int[] nums = {1, 2, 3};try {// 可能發生異常的操作int result = 10 / 0; // 算術異常System.out.println(nums[3]); // 數組越界異常（不會執行）} catch (ArithmeticException e) {// 處理算術異常System.out.println("捕獲到算術異常：" + e.getMessage());e.printStackTrace(); // 打印異常堆棧信息（調試用）} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {// 處理數組越界異常System.out.println("捕獲到數組越界異常：" + e.getMessage());} finally {// 無論是否異常，都會執行System.out.println("finally塊執行：資源釋放操作");}// 異常處理后，程序可以繼續執行System.out.println("程序繼續運行...");}
}

運行結果：

捕獲到算術異常：/ by zero
java.lang.ArithmeticException: / by zeroat TryCatchDemo.main(TryCatchDemo.java:8)
finally塊執行：資源釋放操作
程序繼續運行...

2. throws 聲明異常

當方法內部無法處理異常時，可以使用throws關鍵字聲明該方法可能拋出的異常，由調用者處理：

// 聲明方法可能拋出的異常
修飾符 返回值類型 方法名(參數列表) throws 異常類型1, 異常類型2 {// 可能拋出異常的代碼
}

實例：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;public class ThrowsDemo {// 聲明可能拋出編譯時異常public static void readFile(String fileName) throws FileNotFoundException {// 讀取文件（可能拋出FileNotFoundException）new FileInputStream(fileName);}public static void main(String[] args) {try {// 調用聲明異常的方法，必須處理異常readFile("test.txt");} catch (FileNotFoundException e) {System.out.println("處理文件不存在異常：" + e.getMessage());}}
}

注意：

運行時異常可以不聲明，但編譯時異常必須聲明或捕獲
子類重寫父類方法時，拋出的異常不能超過父類方法聲明的異常范圍

3. throw 主動拋出異常

使用throw關鍵字可以在代碼中主動拋出異常：

public class ThrowDemo {// 驗證年齡的方法public static void checkAge(int age) {if (age < 0 || age > 120) {// 主動拋出異常throw new IllegalArgumentException("年齡不合法：" + age);}System.out.println("年齡驗證通過：" + age);}public static void main(String[] args) {try {checkAge(150); // 調用方法} catch (IllegalArgumentException e) {System.out.println("捕獲到異常：" + e.getMessage());}}
}

運行結果：

捕獲到異常：年齡不合法：150

自定義異常

在實際開發中，系統提供的異常可能無法滿足業務需求，這時可以自定義異常類：

繼承Exception（編譯時異常）或RuntimeException（運行時異常）
提供構造方法（通常需要帶消息的構造方法）

實例：

// 自定義編譯時異常
public class InsufficientFundsException extends Exception {// 無參構造public InsufficientFundsException() {super();}// 帶消息的構造public InsufficientFundsException(String message) {super(message);}
}// 自定義運行時異常
public class InvalidAccountException extends RuntimeException {public InvalidAccountException(String message) {super(message);}
}// 使用自定義異常
public class BankService {private double balance; // 賬戶余額public BankService(double balance) {this.balance = balance;}// 取款方法（可能拋出自定義異常）public void withdraw(double amount) throws InsufficientFundsException {if (amount <= 0) {throw new InvalidAccountException("取款金額不能為負數");}if (amount > balance) {// 拋出編譯時異常，必須聲明throw new InsufficientFundsException("余額不足，當前余額：" + balance + "，取款：" + amount);}balance -= amount;System.out.println("取款成功，剩余余額：" + balance);}public static void main(String[] args) {BankService bank = new BankService(1000);try {bank.withdraw(1500);} catch (InsufficientFundsException e) {System.out.println("取款失敗：" + e.getMessage());} catch (InvalidAccountException e) {System.out.println("操作失敗：" + e.getMessage());}}
}

運行結果：

取款失敗：余額不足，當前余額：1000.0，取款：1500.0

異常處理的最佳實踐

避免捕獲所有異常：不要使用catch (Exception e)捕獲所有異常，應該針對性處理
```
// 不推薦
try {// ...
} catch (Exception e) {// 無法區分具體異常類型
}
```
不要忽略異常：捕獲異常后必須處理（至少記錄日志），避免空的catch塊
```
// 不推薦
try {// ...
} catch (IOException e) {// 空塊會隱藏錯誤
}
```

釋放資源：使用finally塊釋放資源（如文件流、數據庫連接）

FileInputStream fis = null;
try {fis = new FileInputStream("test.txt");// 讀取文件
} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();
} finally {// 確保關閉流if (fis != null) {try {fis.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

Java 7+：try-with-resources：自動釋放實現AutoCloseable接口的資源

// 推薦：自動關閉資源，無需手動調用close()
try (FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt")) {// 讀取文件
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

使用恰當的異常類型：根據業務場景選擇或創建合適的異常類型

異常處理在 JavaWeb 中的應用

在 JavaWeb 開發中，異常處理尤為重要，常見場景包括：

Servlet 中的異常處理：

protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {try {String username = request.getParameter("username");if (username == null || username.isEmpty()) {throw new IllegalArgumentException("用戶名不能為空");}// 處理業務邏輯} catch (IllegalArgumentException e) {// 向客戶端返回錯誤信息response.getWriter().write("錯誤：" + e.getMessage());response.setStatus(400); // 設置HTTP錯誤狀態碼}
}

全局異常處理器：在 Spring 等框架中，可以定義全局異常處理器統一處理異常，避免代碼冗余

總結與實踐

知識點回顧

異常概念：程序運行時的意外情況，會中斷正常執行流程
異常分類：Error（無法處理）和Exception（可處理），Exception分為編譯時異常和運行時異常
處理方式：
- try-catch-finally：捕獲并處理異常，釋放資源
- throws：聲明方法可能拋出的異常，由調用者處理
- throw：主動拋出異常
自定義異常：繼承Exception或RuntimeException，滿足業務需求
最佳實踐：針對性處理異常、不忽略異常、及時釋放資源

實踐任務

用戶注冊異常處理：
- 創建自定義異常UserAlreadyExistsException（用戶已存在）和InvalidUserInfoException（用戶信息無效）
- 編寫UserService類，包含register(String username, String password)方法：
  - 如果用戶名已存在（可簡單判斷是否為 "admin"），拋出UserAlreadyExistsException
  - 如果密碼長度小于 6 位，拋出InvalidUserInfoException
  - 否則提示注冊成功
- 編寫測試類，使用try-catch處理異常并輸出相應信息
文件讀取異常處理：
- 編寫FileUtil類，包含readFileContent(String filePath)方法，讀取文件內容
- 處理可能的異常（文件不存在、IO 異常等）
- 使用try-with-resources確保文件流正確關閉