详解Java Streams 中的异常处理

在 Java 8 中引入了 java.util.stream.Stream 对象，它为我们提供了一种基于lambda表达式的函数式编程方式，方便我们对集合、数组等数据进行快速处理。但是在使用 Stream 进行数据处理的过程中，我们也需要考虑一些异常问题，本文将详细讲解 Java Streams 中的异常处理方案。

Java Streams 中的异常

Java Stream 中的异常有两种类型：checked exceptions 和 unchecked exceptions。其中 checked exceptions 是指在编译时即可确定的异常，需要进行显式地捕获或者抛出；unchecked exceptions 是指在运行时才能确定的异常，在代码中可以选择捕获或者忽略它们。

Java Streams 中经常出现的异常有以下几种：

• NullPointerException （空指针异常）

当进行 Stream 处理的对象为 null 时，会抛出 NullPointerException 异常。

• IllegalStateException （非法状态异常）

如果在 Stream Pipeline 中出现了一些不符合规则的状态（如一个已经关闭的 Stream 被再次操作），会抛出 IllegalStateException 异常。

• IllegalArgumentException （非法参数异常）

当传递到一个方法的参数值不合法时，会抛出 IllegalArgumentException 异常。

• IOException （输入输出异常）

当读取文件、网络等资源时，可能会抛出 IOException 异常。

• RuntimeException（运行时异常）

这一类异常是 unchecked exceptions 的子类，包括但不限于 NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException 和 ArithmeticException 等异常。

Java Streams 异常处理的方法

Java Streams 中提供了不同的异常处理方式，具体如下：

1. 捕获异常

可以使用 try-catch 语句块捕获异常，并进行适当的处理。

try {
  Stream.of("a", "b", null, "d")
        .map(s -> s.toUpperCase())
        .forEach(System.out::println);
} catch (NullPointerException e) {
  System.out.println("NullPointerException caught!");
}

上述代码中，我们尝试对一个由 "a"、"b"、null 和 "d" 组成的流进行操作，将字符串转换为大写并打印输出，但是由于输入的字符串中包含 null，导致出现了 NullPointerException 异常。在没有进行任何异常处理的情况下，程序将会崩溃。通过使用 try-catch 语句块，我们可以捕获该异常，并进行适当的处理，避免程序崩溃。

2. 抛出异常

与捕获异常相反，我们可以在遇到异常时，显式地抛出该异常。假设我们希望在输入的字符串中不包含 null，如果出现了 null，我们就抛出 NullPointerException 异常。

Stream.of("a", "b", null, "d")
      .map(s -> {
          if (s == null) {
              throw new NullPointerException("Input string is null!");
          }
          return s.toUpperCase();
      })
      .forEach(System.out::println);

上述示例中，我们使用 map 操作将每个元素转换为大写，但是在转换之前先判断是否为 null ，如果为 null，则抛出一个自定义的 NullPointerException 异常。通过这种方式，我们可以保证输入的数据符合我们的要求。

3. 使用 Optional

Optional 类是 Java 8 中引入的一个新类，主要作用是解决 NullPointerException 异常。我们可以在 stream 操作中使用 Optional 类来处理异常。

Stream.of("a", "b", null, "d")
      .map(Optional::ofNullable)
      .filter(Optional::isPresent)
      .map(Optional::get)
      .map(String::toUpperCase)
      .forEach(System.out::println);

上述代码中，我们首先使用 map 将流中的元素转换为可为空的 Optional 对象，然后使用 filter 过滤掉其中的 null 值元素。使用 get 获得 Optional 对象的值，并将其转换为大写形式，最后打印输出。通过使用 Optional，我们避免了NullPointerException 异常，在代码中实现了更严谨的 NullPointerException 处理操作。

总结

Java Streams 是一种强大的处理数据的工具，但在使用时也需要考虑异常处理问题。本文介绍了 Java Streams 中可能遇到的异常类型，以及处理这些异常的方法。在编写Java Streams 代码时，我们应该注意检查和处理异常，以保证代码的稳定性和可靠性。

示例

示例1: NullPointerException 异常

在数据处理中，我们经常会遇到空值的情况。下面是一个简单的示例，其中有一个元素是空值，会导致 NullPointerException 异常：

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, null, 5);
int sum = list.stream()
              .mapToInt(Integer::intValue)
              .sum();
System.out.println("sum: " + sum);

在上述代码中，我们将一个包含 null 的列表转换为流，通过 mapToInt 将流中的元素转换为 int 类型，并求出其和。然而，由于列表中包含 null 的元素，这会触发 NullPointerException 异常。为了避免这个问题，我们可以在代码中添加 try-catch 语句块或使用 Optional 类进行处理。

示例2: 自定义异常

在某些场景下，Java Streams 提供的异常可能无法满足我们的需求。我们可以自定义异常，并将其集成到我们的代码中。

public class NegativeNumberException extends Exception {
    public NegativeNumberException(String message) {
        super(message);
    }
}

在上述代码中，我们定义了一个新的异常 NegativeNumberException，它继承自 Exception 类。接着，我们可以在数据流的操作中使用它。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, -3, 4, 5);
try {
    list.stream()
        .mapToInt(i -> i)
        .peek(i -> {
            if (i < 0) {
                throw new NegativeNumberException("Negative number found!");
            }
        })
        .sum();
} catch (NegativeNumberException e) {
    e.printStackTrace();
}

在上述代码中，我们将一个包含负数的列表转换为流，并在流的操作中添加了一个 peek 操作。在 peek 操作中，我们检查是否有负数，并在存在负数的情况下触发自定义的 NegativeNumberException 异常。通过这种方式，我们的代码更加健壮和可靠。