Java学习教程，从入门到精通，Java异常（Exceptions）语法知识点及案例代码（45）

1、Java异常（Exceptions）语法知识点及案例代码

在Java编程中，异常处理是一项重要的技能。异常是指在程序运行时发生的错误情况，这些错误情况会中断程序的正常执行。Java通过异常处理机制，允许开发者捕获和处理这些异常，使程序更加健壮和可靠。

2、异常处理基础

异常的概念
- 异常（Exception）指的是程序在执行过程中，出现的非正常情况，最终导致JVM的非正常停止。
- 异常本身是一个类，产生异常就是创建异常对象并抛出一个异常对象。
异常体系
- Java的异常体系基于java.lang.Throwable类，它有两个子类：java.lang.Error和java.lang.Exception。
- Error表示严重错误，是系统级别的错误，通常无法恢复。
- Exception表示异常，是程序可以处理的错误，可以通过捕获异常来恢复程序的执行。
异常分类
- 编译时异常（Checked Exception）：在编译时期检查，如果没有处理异常，则编译失败。
- 运行时异常（Runtime Exception）：在运行时检查，编译时期不会检测。
异常处理的关键字
- try：包含要监视的程序语句，如果发生异常，则抛出异常。
- catch：捕获异常并以合理的方式处理。
- throw：手动抛出一个异常对象。
- throws：声明一个方法可能会抛出的异常，让调用者处理。
- finally：无论是否发生异常，finally块中的代码都会执行，用于清理资源。

示例代码

捕获和处理异常

public class Main {public static void main(String[] args) {try {int[] arr = new int[5];System.out.println(arr[5]); // 抛出ArrayIndexOutOfBoundsException} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {System.out.println("数组越界异常：" + e.getMessage());}try {String str = null;System.out.println(str.length()); // 抛出NullPointerException} catch (NullPointerException e) {System.out.println("空指针异常：" + e.getMessage());}try {int d = 0;int a = 42 / d; // 抛出ArithmeticException} catch (ArithmeticException e) {System.out.println("除零异常：" + e.getMessage());}}
}

使用finally块

public class Main {public static void main(String[] args) {try {int[] arr = new int[5];System.out.println(arr[5]); // 抛出ArrayIndexOutOfBoundsException} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {System.out.println("数组越界异常：" + e.getMessage());} finally {System.out.println("finally块中的代码，无论是否发生异常都会执行。");}}
}

抛出异常

public class Main {public static void main(String[] args) {try {testMethod(0);} catch (IllegalArgumentException e) {System.out.println("捕获到异常：" + e.getMessage());}}public static void testMethod(int age) throws IllegalArgumentException {if (age < 0) {throw new IllegalArgumentException("年龄不能为负数");}System.out.println("年龄是：" + age);}
}

声明异常

import java.io.FileNotFoundException;public class Main {public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {readFile("nonexistent.txt");}public static void readFile(String filePath) throws FileNotFoundException {if (!filePath.equals("existent.txt")) {throw new FileNotFoundException("文件不存在");}System.out.println("文件读取成功");}
}

多个catch块

public class Main {public static void main(String[] args) {try {int a = Integer.parseInt(args[0]);int b = 42 / a;int[] c = {1};c[42] = 99;} catch (ArithmeticException e) {System.out.println("除零异常：" + e.getMessage());} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {System.out.println("数组越界异常：" + e.getMessage());} catch (NumberFormatException e) {System.out.println("数字格式异常：" + e.getMessage());}System.out.println("异常处理完毕");}
}

嵌套try-catch块

public class Main {public static void main(String[] args) {try {int a = Integer.parseInt(args[0]);int b = 42 / a;try {if (a == 1) {a = a / (a - a); // 除零异常} else if (a == 2) {int[] c = {1};c[4] = 99; // 数组越界异常}} catch (ArithmeticException e) {System.out.println("内层除零异常：" + e.getMessage());} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {System.out.println("内层数组越界异常：" + e.getMessage());}} catch (NumberFormatException e) {System.out.println("数字格式异常：" + e.getMessage());} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException | NullPointerException e) {System.out.println("数组越界或空指针异常：" + e.getMessage());}System.out.println("异常处理完毕");}
}

总结

通过掌握Java异常处理的基础知识，包括异常的概念、异常体系、异常分类以及异常处理的关键字，你可以编写更加健壮和可靠的Java程序。通过示例代码，你可以看到如何捕获和处理异常、使用finally块进行资源清理、抛出和声明异常，以及如何处理多个不同类型的异常。

以下是一些具体的Java异常处理案例，涵盖了编译时异常、运行时异常以及自定义异常等方面：

编译时异常处理案例

文件未找到异常（FileNotFoundException）

场景：在尝试打开一个不存在的文件时，会抛出此异常。
示例代码：

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;public class FileNotFoundExceptionExample {public static void main(String[] args) {File file = new File("./nonexistentfile.txt");try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream(file)) {// 尝试读取文件内容} catch (FileNotFoundException e) {System.err.println("文件未找到: " + e.getMessage());} catch (IOException e) {// 处理其他IO异常e.printStackTrace();}}
}

类型转换异常（ClassCastException）

场景：在将对象强制转换为不兼容类型时，会抛出此异常。
示例代码：

public class ClassCastExceptionExample {public static void main(String[] args) {Object obj = "Hello";try {String str = (String) obj; // 实际上obj是String类型，这里不会抛出异常// 但如果obj是其他类型，比如Integer，就会抛出ClassCastException} catch (ClassCastException e) {System.err.println("类型转换异常: " + e.getMessage());}}
}

注意：在实际代码中，应避免将obj声明为其他类型来触发异常，此示例仅用于说明异常类型。

运行时异常处理案例

数组越界异常（ArrayIndexOutOfBoundsException）

场景：在访问数组时，如果索引超出数组的有效范围，就会抛出此异常。
示例代码：

public class ArrayIndexOutOfBoundsExceptionExample {public static void main(String[] args) {int[] arr = new int[5];try {System.out.println(arr[5]); // 索引5超出数组范围，抛出异常} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {System.err.println("数组越界异常: " + e.getMessage());}}
}

空指针异常（NullPointerException）

场景：在尝试使用未初始化（或已初始化为null）的对象时，会抛出此异常。
示例代码：

public class NullPointerExceptionExample {public static void main(String[] args) {String str = null;try {System.out.println(str.length()); // str为null，调用length()方法时抛出异常} catch (NullPointerException e) {System.err.println("空指针异常: " + e.getMessage());}}
}

算术异常（ArithmeticException）

场景：在发生数学错误时（如除以零），会抛出此异常。
示例代码：

public class ArithmeticExceptionExample {public static void main(String[] args) {try {int result = 10 / 0; // 除以零，抛出异常System.out.println(result);} catch (ArithmeticException e) {System.err.println("算术异常: " + e.getMessage());}}
}

自定义异常处理案例

自定义异常类

场景：当需要定义特定于应用程序的异常时，可以创建自定义异常类。
示例代码：

public class CustomException extends Exception {private String errorMessage;public CustomException(String errorMessage) {this.errorMessage = errorMessage;}public String getErrorMessage() {return errorMessage;}
}

使用自定义异常

场景：在应用程序中抛出并捕获自定义异常。
示例代码：

public class CustomExceptionExample {public static void main(String[] args) {try {throw new CustomException("自定义异常信息");} catch (CustomException e) {System.err.println("捕获到自定义异常: " + e.getErrorMessage());}}
}