Java的异常

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2025-07-14

在程序运行过程中，错误是不可避免的。为了保证程序的健壮性，必须处理各种各样的错误。

调用方法时获取失败的信息有两种方式：

返回错误码：通过返回特定的整数值来表示不同的错误类型。这种方式在底层 C 函数中比较常见，但处理起来比较麻烦。
异常处理机制：Java 内置了一套异常处理机制，使用异常来表示错误。异常是一种 class，可以在任何地方抛出，并在上层捕获。

1.1 异常的继承关系

Java 的异常体系根类是 Throwable，它继承自 Object。Throwable 分为两个主要分支：Error 和 Exception。

                     ┌───────────┐
                     │  Object   │
                     └───────────┘
                           ▲
                           │
                     ┌───────────┐
                     │ Throwable │
                     └───────────┘
                           ▲
                 ┌─────────┴─────────┐
                 │                   │
           ┌───────────┐       ┌───────────┐
           │   Error   │       │ Exception │
           └───────────┘       └───────────┘
                 ▲                   ▲
         ┌───────┘              ┌────┴──────────┐
         │                      │               │
┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐┌───────────┐
│OutOfMemoryError │... │RuntimeException ││IOException│...
└─────────────────┘    └─────────────────┘└───────────┘
                                ▲
                    ┌───────────┴─────────────┐
                    │                         │
         ┌─────────────────────┐ ┌─────────────────────────┐
         │NullPointerException │ │IllegalArgumentException │...
         └─────────────────────┘ └─────────────────────────┘

Error：表示严重的错误，程序通常无法处理，如 OutOfMemoryError（内存耗尽）、NoClassDefFoundError（无法加载某个 Class）、StackOverflowError（栈溢出）等。
Exception：表示运行时的错误，可以被捕获并处理。
- 某些异常是应用程序逻辑的一部分，应该捕获并处理，如 NumberFormatException（数值类型的格式错误）、FileNotFoundException（未找到文件）、SocketException（读取网络失败）等。
- 还有一些异常是程序逻辑错误造成的，应该修复程序本身，如 NullPointerException（对 null 对象调用方法或字段）、IndexOutOfBoundsException（数组索引越界）等。

1.2 Exception 的分类

Exception 分为两大类：

RuntimeException 及其子类（例如：NullPointerException、IllegalArgumentException 等）。
非 RuntimeException（包括 IOException、ReflectiveOperationException 等），也称为 Checked Exception。

1.3 Java 的异常处理规则

Checked Exception：必须捕获的异常，包括 Exception 及其子类，但不包括 RuntimeException 及其子类。
Unchecked Exception：不需要捕获的异常，包括 Error 及其子类，RuntimeException 及其子类。

需要注意的是，编译器对 RuntimeException 及其子类不做强制捕获要求，但应用程序本身不应该忽略 RuntimeException，是否需要捕获，需要具体问题具体分析。

1.4 捕获异常：`try...catch` 语句

使用 try...catch 语句捕获异常。将可能发生异常的代码放在 try{...} 块中，然后使用 catch 捕获对应的 Exception 及其子类。

try {
    // 可能抛出异常的代码
} catch (ExceptionType1 e) {
    // 处理 ExceptionType1 异常
} catch (ExceptionType2 e) {
    // 处理 ExceptionType2 异常
} catch (Exception e) {
    // 处理其他 Exception 异常
}

下面是一个 try...catch 的例子：

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.util.Arrays;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            byte[] bs = toGBK("中文");
            System.out.println(Arrays.toString(bs));
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            System.out.println(e);
        }
    }

    static byte[] toGBK(String s) throws UnsupportedEncodingException {
        return s.getBytes("GBK");
    }
}

在 toGBK() 方法中，调用了 String.getBytes(String) 方法，该方法声明会抛出 UnsupportedEncodingException，因此必须捕获该异常或者在方法签名中用 throws 声明。

如果在方法定义处使用 throws Xxx 声明方法可能抛出的异常类型，那么调用方在调用该方法时，必须强制捕获这些异常，否则编译器会报错。所有未捕获的异常，最终必须在 main() 方法中捕获。

如果不想写任何 try 代码，可以直接把 main() 方法定义为 throws Exception，但这会导致一旦发生异常，程序会立刻退出。

1.5 避免“消化”异常

捕获异常后不进行任何处理是非常不好的做法，即使真的什么也做不了，也要先把异常记录下来。可以使用 printStackTrace() 方法打印异常栈信息，这是一个简单有用的快速打印异常的方法。

static byte[] toGBK(String s) {
    try {
        return s.getBytes("GBK");
    } catch (UnsupportedEncodingException e) {
        // 先记下来再说:
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}