常见异常类型

前置知识

在阅读本章前，你需要了解：

• Java基本语法
• 面向对象编程基础
• 异常（Exception）和错误（Error）的基本概念

为什么需要了解常见异常？

想象一下，你在开发一个用户管理系统，某天程序突然崩溃，报出了一个奇怪的异常，窗口上只显示“NullPointerException”，你不得不花大量时间去定位原因。熟悉这些常见异常，不仅能帮你快速定位问题，还能写出更健壮的代码，避免系统宕机影响用户体验。

常见异常类型如NullPointerException（空指针异常）、IndexOutOfBoundsException（索引越界异常）、ClassCastException（类型转换异常），是Java开发中“老朋友”，认识它们就像知道家门钥匙在哪儿——能帮你打开程序潜在bug的大门。

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认识 Java 中三大常见异常

NullPointerException（空指针异常）

简单定义： 当你试图访问或操作一个为 null 的对象时，Java会抛出这个异常。

为什么会有它？
Java 中，引用类型的变量实际上指向堆内存中的对象实例。如果你没有给引用分配实际对象，或者对象被赋值为 null，引用就什么都指向不了。你还试图通过这个“空手柄”去调用方法或访问属性，Java就报警了。

基础用法示例：

public class NullPointerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String message = null; // message现在什么都不指向

        // 尝试调用message的length方法
        System.out.println(message.length());  // 这里会抛出NullPointerException
    }
}

这段代码做了什么？

• message是一个字符串引用，当前指向null。
• 调用message.length()时，Java试图访问null，于是抛出异常。

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IndexOutOfBoundsException（索引越界异常）

简单定义： 当你访问数组或集合中不存在的索引位置时，会得到这个异常。

为什么会有它？
数组和集合都有固定的大小，从0开始计数。如果访问的索引超出有效范围，说明你访问了“无效位置”，Java为了防止内存混乱，抛出异常保护程序。

基础用法示例：

import java.util.ArrayList;

public class IndexOutOfBoundsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> fruits = new ArrayList<>();
        fruits.add("Apple");
        fruits.add("Banana");

        // 尝试访问不存在的索引2
        System.out.println(fruits.get(2));  // 抛出IndexOutOfBoundsException
    }
}

这段代码做了什么？

• fruits中有两个元素，索引分别是0和1。
• fruits.get(2)试图访问不存在的第三个元素，因而抛出了异常。

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ClassCastException（类型转换异常）

简单定义： 当你把一个对象强制转换成不兼容的类类型时，会抛出这个异常。

为什么会有它？
Java是强类型语言，运行时会检查对象类型。如果尝试把对象转成非其继承或实现的类型，Java会阻止这种错误转换。

基础用法示例：

public class ClassCastExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = "This is a string";

        // 错误地强制转换成Integer类型
        Integer number = (Integer) obj;  // 触发ClassCastException
    }
}

这段代码做了什么？

• obj实际引用的是字符串对象。
• 强行把它转换为Integer，Java运行时发现类型不匹配，于是抛出异常。

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从简单到复杂：三个示例串讲

现在我们把上面最简单的代码放在一起，加上一点进阶改造，帮你理清它们的“来龙去脉”。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class CommonExceptionsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. NullPointerException 示例
        String text = null;
        try {
            System.out.println(text.length());  // 抛异常
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("捕获到空指针异常: " + e.getMessage());
        }

        // 2. IndexOutOfBoundsException 示例
        List<String> colors = new ArrayList<>();
        colors.add("Red");
        colors.add("Blue");
        try {
            System.out.println(colors.get(5));  // 抛异常
        } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("捕获到索引越界异常: " + e.getMessage());
        }

        // 3. ClassCastException 示例
        Object obj = new Integer(10);
        try {
            String str = (String) obj;  // 抛异常
        } catch (ClassCastException e) {
            System.out.println("捕获到类型转换异常: " + e.getMessage());
        }
    }
}

这段代码做了什么？

• 依次触发3种异常，并用try-catch捕获，避免程序异常退出。
• 用e.getMessage()打印异常信息，方便调试。

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对比与总结

异常类型	触发场景	预防方法	典型代码定位
NullPointerException	访问/调用null对象的方法或属性	及时初始化对象，避免赋值null或空判断	调用链中为null的变量
IndexOutOfBoundsException	访问集合或数组索引超范围	检查边界条件，控制索引有效范围	数组/集合访问索引
ClassCastException	强制转换对象成不兼容类型	使用instanceof判断，避免盲目强转	类型转换操作

这三大异常都是程序运行时非常常见且基础的错误，理解它们不仅帮助你提升代码质量，也提升你对Java内存和类型模型的认知。

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💡 实战建议

• 空指针：使用Java 8+的Optional来优雅处理可能为null的情况。
• 索引越界：对于用户输入的索引，千万记得校验或者捕获异常，避免系统崩溃。
• 类型转换：多用instanceof来安全判断类型，避免类型转换异常；如果大量出现这类问题，考虑设计是否违背了多态原则。
• 掌握异常捕获链，自定义异常使错误更易定位，并避免“吞异常”现象。

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⚠️ 常见陷阱

很多时候，程序员会陷入“异常只是bug，不用管”的误区。

• 捕获但什么也不做的异常处理（如空catch）会掩盖真正的问题，导致更难调试。
• 片面忽视null检查，导致大量空指针异常，影响用户体验。
• 随意强转对象没有检查类型，导致ClassCastException，程序脆弱。
  切记，异常是给你发的“告警”，善用它来提升代码健壮性。

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延伸思考

想想你写过的项目中，是否有因为忽视这些异常而导致的难查问题？你能设计一个小工具或日志体系，更好地捕获和追踪这些异常吗？

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小结

• Java中NullPointerException源于访问未初始化的引用变量。
• IndexOutOfBoundsException发生在访问集合或数组时索引超范围。
• ClassCastException由于错误的类型强转引发。
• 合理捕获异常，正确设计代码，能显著提升程序的健壮性和易维护性。

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希望通过这章内容，你不仅能更快识别这些“老朋友”，还能用它们帮你写出更稳健的程序。遇到异常，不再是恐慌，而是问题定位的“金钥匙”。下章我们将一起探索如何自定义异常，打造自己的“错误提示器”。