Java Exception异常全方面分析

Java中异常是程序运行中发生的错误或者异常情况的标志，有时我们无法避免由于代码本身的错误或者外在因素导致程序发生异常。因此，掌握异常的相关知识，在开发过程中是非常必要的。

本文将全方面地讲解Java中异常的相关知识，包括异常的类型、异常处理、异常抛出与捕获等内容，旨在帮助Java开发者更好地理解和使用异常。

异常的概念和类型

异常是指程序运行期间发生的错误或者异常情况。在Java中，异常分为两类：受检异常（Checked Exception）和非受检异常（Unchecked Exception）。

受检异常

受检异常是指RuntimeException以外的异常，Java编译器会进行编译时检查，并强制开发者处理这些异常。受检异常一般包括IOException、SQLException等。

对于受检异常，我们可以采用try-catch语句块进行处理，或者在方法声明中使用throws关键字声明可能抛出的异常类型。示例如下：

public class CheckedExceptionExample {
  public void readFile(String filename) throws IOException {
    BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(filename));
    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) {
      System.out.println(line);
    }
    br.close();
  }

  public static void main(String[] args) {
    CheckedExceptionExample example = new CheckedExceptionExample();
    try {
      example.readFile("test.txt");
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

非受检异常

非受检异常是指RuntimeException及其子类所表示的异常，这些异常不强制处理，并且在编译时不进行检查。非受检异常一般包括NullPointerException、IndexOutOfBoundsException等。

对于非受检异常，我们一般采用try-catch语句块进行处理，或者让程序在发生异常时直接停止。示例如下：

public class UncheckedExceptionExample {
  public static void main(String[] args) {
    try {
      String str = null;
      System.out.println(str.length());
    } catch (NullPointerException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

异常处理

在Java中，对于可能发生异常的代码区域，我们应当采用try-catch语句块进行处理，以避免异常的出现导致程序中断。try-catch语句块的基本语法如下：

try {
  // 可能会抛出异常的代码
} catch (Exception e) {
  // 异常处理逻辑
}

在try语句块中，我们写可能会抛出异常的代码；在catch语句块中，我们处理捕获到的异常。当发生异常时，程序会自动跳转到catch语句块中进行处理。

在catch语句块中，我们可以对异常进行相关处理，例如打印错误信息或者进行较为严格的错误处理。如果不确定如何处理异常，可以使用e.printStackTrace()将异常信息打印出来，方便我们进行排查。

抛出异常

除了使用try-catch语句块进行异常处理，我们还可以在方法中主动抛出异常。抛出异常的语法如下：

throw new Exception("异常信息");

我们可以通过throw语句显式地抛出一个指定类型的异常，后面紧跟着的是异常信息的字符串。抛出异常后，程序将会立即停止，并且跳转到catch语句块中进行处理。

捕获异常

除了在方法中主动抛出异常，我们还需要在调用方法时进行异常处理。当我们调用的方法有可能抛出异常时，我们需要采用try-catch语句块进行异常捕获。示例如下：

public class CatchExceptionExample {
  public void readFile(String filename) throws IOException {
    BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(filename));
    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) {
      System.out.println(line);
    }
    br.close();
  }

  public static void main(String[] args) {
    CatchExceptionExample example = new CatchExceptionExample();
    try {
      example.readFile("test.txt");
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

在上述代码中，我们在调用readFile方法时，使用try-catch语句块进行异常捕获，以避免程序因为读取文件失败而出现异常。

异常链

当一个方法抛出异常时，我们可以在异常信息里指明原因，还可以将之前发生的异常信息连同现在异常信息一起抛出，形成异常链。这样，在调用栈信息中就会显示完整的异常信息。

如下代码，我们可以从“IO异常”抛出“读取文件异常”，将异常链一直传递到main方法中进行处理：

public class ExceptionChainExample {
  public void readFile(String filename) throws ReadFileException {
    try {
      BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(filename));
      String line;
      while ((line = br.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
      }
      br.close();
    } catch (IOException e) {
      throw new ReadFileException("读取文件异常", e);
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    ExceptionChainExample example = new ExceptionChainExample();
    try {
      example.readFile("test.txt");
    } catch (ReadFileException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

class ReadFileException extends Exception {
  public ReadFileException(String message, Throwable cause) {
    super(message, cause);
  }
}

其中ReadFileException是我们自定义的异常类，它继承自Exception并添加了异常信息和异常原因。在readFile方法中，当发生IOException时，我们将其包装成一个ReadFileException，并在异常信息中抛出“读取文件异常”，异常原因则是IOException。

最终，在main方法中，我们在try语句块中调用readFile方法，并用catch语句块捕获到ReadFileException，并打印出异常信息及异常链信息。

示例说明

示例一

下面是一个简单的示例，演示非受检异常的使用方法。在示例中，我们故意将一个变量赋值为null，然后尝试调用其方法，最终抛出了NullPointerException。

public class UncheckedExceptionExample {
  public static void main(String[] args) {
    try {
      String str = null;
      System.out.println(str.length());
    } catch (NullPointerException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

在代码中，我们使用try-catch语句块捕获NullPointerException，并将其打印出来，避免程序因此中断。

示例二

下面是一个示例，演示异常链的使用方法。在示例中，我们尝试读取一个不存在的文件，然后包装成一个自定义的ReadFileException抛出，并在异常信息中记录了异常原因。

public class ExceptionChainExample {
  public void readFile(String filename) throws ReadFileException {
    try {
      BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(filename));
      String line;
      while ((line = br.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
      }
      br.close();
    } catch (IOException e) {
      throw new ReadFileException("读取文件异常", e);
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    ExceptionChainExample example = new ExceptionChainExample();
    try {
      example.readFile("test.txt");
    } catch (ReadFileException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

class ReadFileException extends Exception {
  public ReadFileException(String message, Throwable cause) {
    super(message, cause);
  }
}

在代码中，我们将IOException包装成了ReadFileException，并在异常信息中抛出“读取文件异常”，异常原因则是IOException。最终，在main方法中，我们捕获到了ReadFileException，并通过e.printStackTrace()打印出异常信息及异常链信息。