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Java异常处理全解析：从基础到自定义

news 来源：原创 2025/7/5 22:00:06

🚀前言
🤔异常的定义与分类
- 💯运行时异常
- 💯编译时异常
- 💯异常的基本处理
🌟异常的作用
🐧自定义异常
- 💯自定义运行时异常
- 💯自定义编译时异常
✍️异常的处理方案
- 💯方案一：异常捕获与用户友好提示
- 💯方案二：异常捕获与自动修复

🚀前言

在这里插入图片描述

大家好！我是 EnigmaCoder。
本文介绍java的异常部分，从基础到自定义，最后到处理方案进行全解析。

🤔异常的定义与分类

定义：Java 中的异常是程序运行时发生的错误或意外情况，是Throwable类的子类，用于封装程序执行过程中出现的不正常事件，可通过异常处理机制进行捕获和处理，分为可处理的Exception（包括受检查异常和运行时异常）和不可处理的Error（系统级错误）。

异常的分类

Java 异常体系基于Throwable类，主要分为两大类：

Error：系统级错误（如内存溢出OutOfMemoryError），程序无法处理，也就是说系统一旦出现问题，sun公司会把这些问题封装成Error对象给出来。
Exception：指可被程序捕获和处理的异常，我们程序员通常会用Exception以及它的孩子来封装程序出现的问题，其进一步分为：
- 运行时异常（RuntimeException）：RuntimeException及其子类，编译阶段不会出现错误提示，运行时出现的异常。（如：数组索引越界异常）
- 编译时异常（Checked Exception）：编译阶段会出现错误提示。（如：日期解析异常）

💯运行时异常

特点：编译阶段不会报错，运行时出现的异常，继承自RuntimeException类。

示例：

public class Text {public static void main(String[] args) {int []arr={1,2,3,4,5};System.out.println(arr[5]);}
}

这是一段数组越界的的代码，编译时没有报错，运行时就会出现以下报错：

在这里插入图片描述

💯编译时异常

public class Text {public static void main(String[] args) {show();}public static void show(){System.out.println("==程序开始==");String str="2025-01-01 00:00:00";SimpleDateFormat sdf=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");Date date=sdf.parse(str);System.out.println(date);System.out.println("==程序结束==");}
}

报错信息如下：
在这里插入图片描述

💯异常的基本处理

抛出异常（throws）

在方法上使用throws关键字，可以将方法内部出现的异常抛出去给调用者处理。

格式如下：

方法  throws 异常1,异常2,异常3 ...{...
}

捕获异常（try...catch）

直接捕获程序出现的异常。

格式如下：

try{//监视可能出现异常的代码
}catch (异常类型1 变量){//处理异常
}catch (异常类型2 变量){//处理异常
}...

🌟异常的作用

作用1：异常是用来定位程序bug的关键信息

异常是程序运行过程中发生错误或异常情况时抛出的信号。它包含了丰富的调试信息，可以帮助开发者快速定位和修复问题。具体来说：

异常类型：指明错误的性质，如NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException等。
异常信息：描述错误的具体原因，如"Index 5 out of bounds for length 3"。
堆栈跟踪：显示异常发生时的调用链，帮助定位问题发生的具体位置。

try {int[] arr = new int[3];System.out.println(arr[5]);
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {e.printStackTrace();// 输出：// java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 5 out of bounds for length 3//     at Main.main(Main.java:5)
}

通过分析异常信息，开发者可以快速定位到数组越界的问题发生在Main.java文件的第5行。

作用2：可以作为方法内部的一种特殊返回值以便通知上层调用者，方法的执行问题

在方法设计中，异常机制提供了一种优雅的错误处理方式，相比传统的错误码返回具有以下优势：

强制处理：调用者必须处理或继续抛出检查型异常（Checked Exception）。
信息丰富：可以携带详细的错误描述和上下文信息。
代码解耦：将正常业务逻辑与错误处理逻辑分离，提高代码可读性。

应用场景示例：

public void transfer(Account from, Account to, double amount) throws InsufficientBalanceException {if (from.getBalance() < amount) {throw new InsufficientBalanceException("账户余额不足，当前余额：" + from.getBalance());}// 执行转账逻辑
}// 调用方法
try {transfer(accountA, accountB, 1000);
} catch (InsufficientBalanceException e) {System.out.println("转账失败：" + e.getMessage());// 输出：转账失败：账户余额不足，当前余额：500.0
}

通过抛出异常，transfer方法清晰地表达了业务约束，调用方可以针对性地处理特定错误情况，而不是依赖模糊的错误码或布尔返回值。

🐧自定义异常

java无法为这个世界上全部的问题都提供异常类来代表，如果企业自己的某种问题，想通过异常来表示，以便用异常来管理该问题，那就需要自己来定义异常类了。

💯自定义运行时异常

定义一个异常类继承RuntimeException。

public class CustomRuntimeException extends RuntimeException {// 类体
}

重写构造器

public class CustomRuntimeException extends RuntimeException {// 无参构造器public CustomRuntimeException() {super();}// 带消息的构造器public CustomRuntimeException(String message) {super(message);}// 带消息和原因的构造器public CustomRuntimeException(String message, Throwable cause) {super(message, cause);}// 带原因的构造器public CustomRuntimeException(Throwable cause) {super(cause);}
}

通过throw new 异常类（xxx）来创建异常对象并抛出。

public void someMethod(int value) {if (value < 0) {throw new CustomRuntimeException("Value cannot be negative");}// 其他逻辑
}

特点：编译阶段不报错，运行时才可能出现。

💯自定义编译时异常

定义一个异常类继承Exception。

public class CustomCompileException extends Exception {// 异常类的具体实现
}

重写构造器。

public class CustomCompileException extends Exception {// 无参构造器public CustomCompileException() {super();}// 带有错误信息的构造器public CustomCompileException(String message) {super(message);}// 带有错误信息和原因的构造器public CustomCompileException(String message, Throwable cause) {super(message, cause);}// 仅带有原因的构造器public CustomCompileException(Throwable cause) {super(cause);}
}

通过throw new 异常类（xxx）创建异常对象并抛出。

public void validateInput(String input) throws CustomCompileException {if (input == null || input.isEmpty()) {throw new CustomCompileException("输入不能为空");}// 其他逻辑
}

特点：编译阶段就报错，提醒十分激进。

✍️异常的处理方案

💯方案一：异常捕获与用户友好提示

底层异常层层往上抛出，最外层捕获异常，记录下异常信息，并响应适合用户观看的信息进行提示。

处理流程：

异常抛出：在底层代码中，当检测到异常情况时，使用 throw 关键字抛出异常对象。例如，在数据库操作中，如果查询失败，可以抛出 SQLException。
异常传递：异常会沿着调用栈向上传递，直到被捕获。中间层代码可以选择不处理异常，继续向上抛出。例如，在服务层捕获SQLException 后，可以将其包装为自定义的业务异常 BusinessException 并继续抛出。
最外层捕获：在应用的最外层（如控制器层或主函数）使用 try-catch块捕获所有异常。例如，在 Spring MVC的控制器中，可以使用 @ExceptionHandler 注解来统一处理异常。
记录日志：捕获异常后，使用日志框架（如 Log4j、SLF4J）记录异常的详细信息，包括异常类型、堆栈轨迹、发生时间等。这有助于后续的问题排查和分析。
用户提示：根据异常类型，生成适合用户观看的提示信息。例如，对于网络超时异常，可以提示“网络连接不稳定，请稍后重试”；对于权限不足异常，可以提示“您没有权限执行此操作”。

示例代码：

try {// 业务逻辑代码
} catch (BusinessException e) {logger.error("业务异常: ", e);return new Response("操作失败，请检查输入是否正确");
} catch (Exception e) {logger.error("系统异常: ", e);return new Response("系统繁忙，请稍后重试");
}

应用场景：

Web 应用中的全局异常处理
微服务架构中的服务间调用异常处理
桌面应用程序中的用户操作异常处理

💯方案二：异常捕获与自动修复

最外层捕获异常后，尝试重新修复。

处理流程：

异常捕获：在最外层代码中捕获异常，与方案一类似。
异常分析：根据异常类型和上下文信息，判断是否可以进行自动修复。例如，对于网络连接异常，可以尝试重新连接；对于文件读取异常，可以尝试从备份文件读取。
修复尝试：
- 重试机制：对于暂时性异常（如网络抖动），可以设置重试次数和间隔时间，多次尝试执行操作。
- 备用方案：对于无法直接修复的异常，可以切换到备用方案。例如，主数据库不可用时，切换到备用数据库。
- 资源清理：在修复过程中，可能需要释放已占用的资源，如关闭文件句柄、释放数据库连接等。
结果处理：
- 如果修复成功，继续正常执行后续逻辑。
- 如果修复失败，记录日志并按照方案一的方式向用户提示错误信息。

示例代码：

int retryCount = 3;
while (retryCount > 0) {try {// 可能失败的操作performOperation();break; // 成功则退出循环} catch (NetworkException e) {retryCount--;if (retryCount == 0) {logger.error("网络连接失败，重试次数用尽");return new Response("网络连接失败，请检查网络设置");}Thread.sleep(1000); // 等待1秒后重试}
}

应用场景：

分布式系统中的容错处理
实时数据处理系统的故障恢复
自动化运维系统中的错误自愈

注意事项：

自动修复可能会掩盖潜在的系统问题，应谨慎使用
需要设置合理的重试次数和间隔时间，避免无限重试
对于关键业务操作，建议在自动修复后仍进行人工确认

通过以上两种方案，可以有效地处理系统中的异常情况，提高系统的稳定性和用户体验。具体选择哪种方案，需要根据业务场景和异常类型来决定。

Java异常处理全解析：从基础到自定义

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