Java 异常处理

异常 (Exception) 是在程序执行期间发生的、中断程序正常指令流的事件。Java 提供了一个强大的异常处理框架，允许开发者优雅地捕获和处理这些错误，从而创建更健壮、更可靠的应用程序。

什么是异常？

在 Java 中，异常是一个对象，它封装了关于错误的详细信息，例如错误的类型和程序出错时的状态。当错误发生时，系统会创建一个异常对象并将其“抛出”（throw）。

异常的分类

所有异常对象都是 java.lang.Throwable 类的子类。Throwable 有两个主要的子类：Error 和 Exception。

• Error: 表示严重的问题，通常是应用程序无法处理的，例如 OutOfMemoryError（内存溢出）或 StackOverflowError（栈溢出）。程序通常不应该尝试捕获 Error。

• Exception: 表示应用程序可以处理的异常情况。它又分为两类：

  1. 受检异常 (Checked Exceptions): 这类异常在编译时就必须被处理，否则代码无法通过编译。通常是程序外部的、不可预见的错误，如 IOException（文件未找到）。开发者必须使用 try-catch 捕获或使用 throws 声明抛出。
  2. 非受检异常 (Unchecked Exceptions / Runtime Exceptions): 这类异常在编译时不被检查，通常是由程序逻辑错误引起的，例如 NullPointerException（空指针引用）、ArrayIndexOutOfBoundsException（数组越界）或 ArithmeticException（算术错误，如除以零）。虽然可以捕获它们，但更好的做法是修复代码逻辑来避免它们。

try-catch 语句

这是处理异常的核心机制。将可能抛出异常的代码放在 try 块中，并使用 catch 块来捕获和处理特定类型的异常。

public class TryCatchExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 可能会导致异常的代码
            int[] numbers = {1, 2, 3};
            System.out.println(numbers[5]); // 数组越界
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            // 捕获并处理异常
            System.out.println("发生错误：数组索引超出范围！");
            // 打印异常的堆栈跟踪信息，便于调试
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("程序继续执行...");
    }
}

一个 try 块后面可以跟多个 catch 块，以处理不同类型的异常。

finally 关键字

finally 块中的代码无论是否发生异常，都保证会被执行（除非 JVM 退出）。它通常用于释放资源，如关闭文件流或数据库连接。

import java.io.*;

public class FinallyExample {
    public static void main(String[] args) {
        PrintWriter writer = null;
        try {
            writer = new PrintWriter(new FileWriter("output.txt"));
            writer.println("Hello, World!");
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("文件写入失败: " + e.getMessage());
        } finally {
            // 确保 writer 总是被关闭
            if (writer != null) {
                writer.close();
                System.out.println("PrintWriter 已关闭。");
            }
        }
    }
}

throw 和 throws 关键字

• throw: 用于在代码中主动抛出一个异常对象。通常用于报告自定义的错误条件。

  public void checkAge(int age) {
      if (age < 18) {
          throw new IllegalArgumentException("年龄必须大于或等于 18 岁");
      }
      System.out.println("年龄合法。");
  }

• throws: 用在方法签名中，声明该方法可能会抛出一种或多种类型的受检异常。它告诉方法的调用者，调用此方法时必须处理这些声明的异常。

  import java.io.IOException;
  
  // 声明此方法可能抛出 IOException
  public void readFile(String filePath) throws IOException {
      // ... 读取文件的代码 ...
  }
  
  // 调用者必须处理这个异常
  public void processFile() {
      try {
          readFile("myFile.txt");
      } catch (IOException e) {
          System.err.println("处理文件时出错。");
      }
  }

try-with-resources 语句 (Java 7+)

对于实现了 java.lang.AutoCloseable 接口的资源（如文件流、数据库连接），try-with-resources 语句可以极大地简化资源管理。它能确保在 try 块执行完毕后，资源被自动关闭，无需手写 finally 块。

import java.io.*;

public class TryWithResourcesExample {
    public static void main(String[] args) {
        // writer 会在 try 块结束时自动关闭
        try (PrintWriter writer = new PrintWriter(new FileWriter("log.txt"))) {
            writer.println("这是一个自动管理的日志条目。");
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("日志写入失败: " + e.getMessage());
        }
    }
}

这是现代 Java 中处理资源的推荐方式。