在前六天的学习中，我们掌握了 Java 的基础语法、面向对象核心特性、抽象类与接口等知识。今天我们将学习 Java 中的异常处理机制，这是保证程序健壮性的关键技术。在 JavaWeb 开发中，无论是用户输入错误、数据库连接失败还是网络异常，都需要通过异常处理机制来优雅地处理，避免程序崩溃并给用户友好提示。

什么是异常？

异常（Exception）是程序运行过程中发生的意外情况，它会中断程序的正常执行流程。例如：

除以零（ArithmeticException）
访问数组越界（ArrayIndexOutOfBoundsException）
读取不存在的文件（FileNotFoundException）
网络连接中断

没有异常处理的程序遇到异常时会直接崩溃，例如：

public class TestWithoutException {public static void main(String[] args) {int a = 10;int b = 0;System.out.println(a / b); // 发生算术异常System.out.println("程序继续执行"); // 这行代码不会执行}
}

运行结果：

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

异常的分类

Java 中的异常体系以Throwable为根类，主要分为两大类：

Error（错误）：
- 由 JVM 产生的严重错误，程序无法处理（如内存溢出OutOfMemoryError）
- 通常不需要捕获，需要从代码层面解决
Exception（异常）：
- 程序可以处理的异常，分为：
  - 编译时异常（受检异常）：编译期间必须处理的异常（如IOException、SQLException）
  - 运行时异常（非受检异常）：运行时才会发生的异常（如NullPointerException、IndexOutOfBoundsException）

异常体系结构简图：

Throwable
├─ Error（错误）
│  ├─ OutOfMemoryError
│  └─ StackOverflowError
│
└─ Exception（异常）├─ RuntimeException（运行时异常）│  ├─ NullPointerException│  ├─ ArithmeticException│  └─ IndexOutOfBoundsException│├─ IOException（编译时异常）├─ SQLException（编译时异常）└─ ClassNotFoundException（编译时异常）

异常处理的核心语法

Java 提供了try-catch-finally和throws关键字来处理异常，确保程序在遇到异常时能够继续执行或优雅退出。

1. try-catch-finally 语句

try {// 可能发生异常的代码块
} catch (异常类型1 变量名1) {// 处理异常类型1的代码
} catch (异常类型2 变量名2) {// 处理异常类型2的代码
} finally {// 无论是否发生异常，都会执行的代码（通常用于资源释放）
}

执行流程：

如果try块中没有异常，执行try块后直接执行finally块
如果try块中有异常，中断try块执行，匹配对应的catch块处理，最后执行finally块

实例：

public class TryCatchDemo {public static void main(String[] args) {int[] nums = {1, 2, 3};try {// 可能发生异常的操作int result = 10 / 0; // 算术异常System.out.println(nums[3]); // 数组越界异常（不会执行）} catch (ArithmeticException e) {// 处理算术异常System.out.println("捕获到算术异常：" + e.getMessage());e.printStackTrace(); // 打印异常堆栈信息（调试用）} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {// 处理数组越界异常System.out.println("捕获到数组越界异常：" + e.getMessage());} finally {// 无论是否异常，都会执行System.out.println("finally块执行：资源释放操作");}// 异常处理后，程序可以继续执行System.out.println("程序继续运行...");}
}

运行结果：

捕获到算术异常：/ by zero
java.lang.ArithmeticException: / by zeroat TryCatchDemo.main(TryCatchDemo.java:8)
finally块执行：资源释放操作
程序继续运行...

2. throws 声明异常

当方法内部无法处理异常时，可以使用throws关键字声明该方法可能抛出的异常，由调用者处理：

// 声明方法可能抛出的异常
修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws 异常类型1, 异常类型2 {// 可能抛出异常的代码
}

实例：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;public class ThrowsDemo {// 声明可能抛出编译时异常public static void readFile(String fileName) throws FileNotFoundException {// 读取文件（可能抛出FileNotFoundException）new FileInputStream(fileName);}public static void main(String[] args) {try {// 调用声明异常的方法，必须处理异常readFile("test.txt");} catch (FileNotFoundException e) {System.out.println("处理文件不存在异常：" + e.getMessage());}}
}

注意：

运行时异常可以不声明，但编译时异常必须声明或捕获
子类重写父类方法时，抛出的异常不能超过父类方法声明的异常范围

3. throw 主动抛出异常

使用throw关键字可以在代码中主动抛出异常：

public class ThrowDemo {// 验证年龄的方法public static void checkAge(int age) {if (age < 0 || age > 120) {// 主动抛出异常throw new IllegalArgumentException("年龄不合法：" + age);}System.out.println("年龄验证通过：" + age);}public static void main(String[] args) {try {checkAge(150); // 调用方法} catch (IllegalArgumentException e) {System.out.println("捕获到异常：" + e.getMessage());}}
}

运行结果：

捕获到异常：年龄不合法：150

自定义异常

在实际开发中，系统提供的异常可能无法满足业务需求，这时可以自定义异常类：

继承Exception（编译时异常）或RuntimeException（运行时异常）
提供构造方法（通常需要带消息的构造方法）

实例：

// 自定义编译时异常
public class InsufficientFundsException extends Exception {// 无参构造public InsufficientFundsException() {super();}// 带消息的构造public InsufficientFundsException(String message) {super(message);}
}// 自定义运行时异常
public class InvalidAccountException extends RuntimeException {public InvalidAccountException(String message) {super(message);}
}// 使用自定义异常
public class BankService {private double balance; // 账户余额public BankService(double balance) {this.balance = balance;}// 取款方法（可能抛出自定义异常）public void withdraw(double amount) throws InsufficientFundsException {if (amount <= 0) {throw new InvalidAccountException("取款金额不能为负数");}if (amount > balance) {// 抛出编译时异常，必须声明throw new InsufficientFundsException("余额不足，当前余额：" + balance + "，取款：" + amount);}balance -= amount;System.out.println("取款成功，剩余余额：" + balance);}public static void main(String[] args) {BankService bank = new BankService(1000);try {bank.withdraw(1500);} catch (InsufficientFundsException e) {System.out.println("取款失败：" + e.getMessage());} catch (InvalidAccountException e) {System.out.println("操作失败：" + e.getMessage());}}
}

运行结果：

取款失败：余额不足，当前余额：1000.0，取款：1500.0

异常处理的最佳实践

避免捕获所有异常：不要使用catch (Exception e)捕获所有异常，应该针对性处理
```
// 不推荐
try {// ...
} catch (Exception e) {// 无法区分具体异常类型
}
```
不要忽略异常：捕获异常后必须处理（至少记录日志），避免空的catch块
```
// 不推荐
try {// ...
} catch (IOException e) {// 空块会隐藏错误
}
```

释放资源：使用finally块释放资源（如文件流、数据库连接）

FileInputStream fis = null;
try {fis = new FileInputStream("test.txt");// 读取文件
} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();
} finally {// 确保关闭流if (fis != null) {try {fis.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

Java 7+：try-with-resources：自动释放实现AutoCloseable接口的资源

// 推荐：自动关闭资源，无需手动调用close()
try (FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt")) {// 读取文件
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

使用恰当的异常类型：根据业务场景选择或创建合适的异常类型

异常处理在 JavaWeb 中的应用

在 JavaWeb 开发中，异常处理尤为重要，常见场景包括：

Servlet 中的异常处理：

protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {try {String username = request.getParameter("username");if (username == null || username.isEmpty()) {throw new IllegalArgumentException("用户名不能为空");}// 处理业务逻辑} catch (IllegalArgumentException e) {// 向客户端返回错误信息response.getWriter().write("错误：" + e.getMessage());response.setStatus(400); // 设置HTTP错误状态码}
}

全局异常处理器：在 Spring 等框架中，可以定义全局异常处理器统一处理异常，避免代码冗余

总结与实践

知识点回顾

异常概念：程序运行时的意外情况，会中断正常执行流程
异常分类：Error（无法处理）和Exception（可处理），Exception分为编译时异常和运行时异常
处理方式：
- try-catch-finally：捕获并处理异常，释放资源
- throws：声明方法可能抛出的异常，由调用者处理
- throw：主动抛出异常
自定义异常：继承Exception或RuntimeException，满足业务需求
最佳实践：针对性处理异常、不忽略异常、及时释放资源

实践任务

用户注册异常处理：
- 创建自定义异常UserAlreadyExistsException（用户已存在）和InvalidUserInfoException（用户信息无效）
- 编写UserService类，包含register(String username, String password)方法：
  - 如果用户名已存在（可简单判断是否为 "admin"），抛出UserAlreadyExistsException
  - 如果密码长度小于 6 位，抛出InvalidUserInfoException
  - 否则提示注册成功
- 编写测试类，使用try-catch处理异常并输出相应信息
文件读取异常处理：
- 编写FileUtil类，包含readFileContent(String filePath)方法，读取文件内容
- 处理可能的异常（文件不存在、IO 异常等）
- 使用try-with-resources确保文件流正确关闭