Java 异常处理详解（2025–2026 现代实践版）
Java 异常处理是 Java 语言的核心机制之一，用于处理程序运行时的错误或异常情况，确保程序的健壮性和可维护性。异常处理可以避免程序崩溃、记录错误信息、恢复程序状态或优雅退出。
本文从基础概念 → 核心语法 → 进阶技巧 → 最佳实践 全流程详解，结合代码示例和生产经验。基于 Java 21+（LTS 版本），但兼容旧版。
1. 异常基础概念
- 什么是异常？
异常（Exception）是程序运行时发生的异常事件（如除零、网络断开、文件不存在），它中断了正常的执行流程。Java 将异常视为对象，所有异常都继承自Throwable类。 - 异常层次结构（关键类图）：
| 顶级类 | 子类示例 | 描述 |
|---|---|---|
| Throwable | Error | 严重错误（如 OutOfMemoryError），不可恢复，不建议捕获 |
| Exception | 可恢复异常，分两类：Checked 和 Unchecked | |
| Exception | Checked Exception | 编译时检查，必须处理（如 IOException、SQLException） |
| Unchecked Exception | 运行时异常，无需强制处理（如 NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException），继承自 RuntimeException |
- Checked vs Unchecked（面试高频）：
- Checked：必须在方法签名用
throws声明，或用 try-catch 处理。适合可预见、可恢复的异常（如文件读写）。 - Unchecked：无需声明，适合编程错误（如空指针）。生产中，Unchecked 异常往往表示 bug，应优先避免。
2. 核心语法：try-catch-finally
- 基本结构：
try {
// 可能抛出异常的代码
} catch (ExceptionType1 e) {
// 处理异常1
} catch (ExceptionType2 e) {
// 处理异常2（多 catch 块，按顺序匹配，先子类后父类）
} finally {
// 无论是否异常，都执行（资源释放神器，如关闭连接）
}- 示例1：简单捕获（Unchecked 异常）：
public class BasicException {
public static void main(String[] args) {
try {
int[] arr = new int[2];
System.out.println(arr[3]); // 抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
System.out.println("数组越界：" + e.getMessage());
} finally {
System.out.println("finally 总会执行");
}
}
}输出：
数组越界：Index 3 out of bounds for length 2
finally 总会执行- 示例2：多 catch + Checked 异常：
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class CheckedExample {
public static void main(String[] args) {
try {
FileReader fr = new FileReader("nonexistent.txt"); // 抛出 FileNotFoundException
} catch (IOException e) { // 父类捕获
System.out.println("IO 异常：" + e);
} catch (Exception e) { // 更广义捕获（放最后）
System.out.println("通用异常：" + e);
} finally {
System.out.println("清理资源");
}
}
}- Java 7+ 新特性：try-with-resources（自动关闭资源）：
try (FileReader fr = new FileReader("file.txt")) {
// 使用 fr
} catch (IOException e) {
// 处理
} // 无需 finally，fr 自动 close()3. throw 和 throws
- throw：手动抛出异常对象。
- throws：方法签名声明可能抛出的 Checked 异常，交给调用者处理。
- 示例：
public class ThrowExample {
public static void checkAge(int age) throws IllegalArgumentException { // throws 声明
if (age < 0) {
throw new IllegalArgumentException("年龄不能为负！"); // throw 抛出
}
System.out.println("年龄正常：" + age);
}
public static void main(String[] args) {
try {
checkAge(-1);
} catch (IllegalArgumentException e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
}
}输出：年龄不能为负！
4. 自定义异常
- 为什么自定义？标准异常无法表达业务语义时（如“余额不足”）。
- 步骤：继承 Exception（Checked）或 RuntimeException（Unchecked）。
- 示例（Unchecked 自定义）：
// 自定义异常类
public class InsufficientBalanceException extends RuntimeException {
public InsufficientBalanceException(String message) {
super(message);
}
}
// 使用
public class BankAccount {
private double balance = 100;
public void withdraw(double amount) {
if (amount > balance) {
throw new InsufficientBalanceException("余额不足，仅剩 " + balance);
}
balance -= amount;
}
}5. 进阶技巧
- 异常链（Exception Chaining）：捕获低级异常，包装成高级异常抛出，保留原始原因。
try {
// 低级操作
} catch (LowLevelException e) {
throw new HighLevelException("高级错误", e); // 包装
}- 好处：
e.getCause()可追溯根源。 - 异常抑制（Suppressed Exceptions）：try-with-resources 中，如果 close() 也抛异常，用
e.getSuppressed()获取。 - 异步异常：多线程中，异常不会跨线程传播。需在 Runnable/Callable 中手动处理，或用 UncaughtExceptionHandler。
Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler((thread, e) -> {
System.out.println("线程异常：" + e);
});- 性能影响：异常是昂贵的（栈追踪开销），避免用异常控制流程（如用 if 代替）。
6. 最佳实践（生产级建议）
- 捕获具体异常：优先捕获子类（如 IOException 而非 Exception），避免隐藏 bug。
- 不要吞异常：catch 块至少记录日志（如 log.error(e)），别空 catch。
- finally 释放资源：或优先 try-with-resources。
- Checked 异常 vs Unchecked：
- Checked：用于可恢复场景（如用户输入）。
- Unchecked：用于编程错误（如参数校验）。
- 日志记录：用 SLF4J/Log4j 记录栈追踪：
log.error("错误", e);。 - 全局异常处理（Spring 项目）：用 @ControllerAdvice + @ExceptionHandler。
- 避免过度捕获：让异常向上传播到合适层级处理。
- 测试异常：用 JUnit @Test(expected = Exception.class) 或 Assertions.assertThrows()。
- 2025+ 趋势：结合 Virtual Thread（Project Loom），异常在并发中更易追踪。
常见问题排查
- StackOverflowError：递归太深或无限循环。
- OutOfMemoryError：内存泄漏，监控 JVM（用 jvisualvm）。
- NullPointerException：最常见，防御式编程（Optional 或 null 检查）。
掌握这些，你能写出更可靠的 Java 代码！如果想深入某个部分（如 Spring 异常处理或更多示例），告诉我，我们继续。
