异常处理机制

前置知识

在阅读本章前，你需要了解：Java 基础语法、方法调用和基本的面向对象概念。

为什么需要异常处理？

想象一下，你正在写一个文件读取程序，突然文件不存在了，程序直接崩溃了。是不是很糟糕？这时，异常处理机制就像是给你的程序装上了“安全带”和“减震器”，它帮你优雅地应对意外情况，让程序有机会补救或者至少优雅失败。

异常处理就是告诉 Java：这里可能出问题，但我已经准备好了应对措施。这样你的代码才更健壮，也更容易维护。

具体章节

1. try-catch-finally 的基本使用

先说说概念吧：

• try：放可能出问题的代码。
• catch：出了异常后怎么办。
• finally：无论是否发生异常，这块代码都必须执行，通常用来清理资源。

为什么它们分开写呢？

这是为了让程序流程清晰，分出“正常流程”和“异常处理”的部分。

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最简单的例子：捕获并处理异常

import java.util.Scanner;

public class SimpleTryCatch {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("请输入一个整数: ");
        try {
            int number = scanner.nextInt(); // 可能抛出 InputMismatchException
            System.out.println("你输入的数字是：" + number);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("输入有误，请输入整数！");
        } finally {
            scanner.close(); // 保证资源关闭
            System.out.println("输入结束，资源已关闭");
        }
    }
}

这段代码做了什么？

1. 进入 try 块尝试读取一个整数。
2. 如果输入不合法，nextInt() 抛出异常，程序跳转到 catch 块打印错误提示。
3. 无论是否异常，finally 块都会执行，关闭 Scanner 资源并提示结束。

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2. 多重 catch 捕获不同异常类型

Java 允许针对不同异常类型写不同的处理逻辑，避免“一刀切”的笼统捕获。

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import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class MultiCatchExample {
    public static void main(String[] args) {
        BufferedReader reader = null;
        try {
            reader = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"));
            String firstLine = reader.readLine(); // 可能抛出 IOException
            System.out.println("文件第一行内容：" + firstLine);
        } catch (java.io.FileNotFoundException e) {
            System.out.println("文件未找到，请确认路径是否正确:" + e.getMessage());
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("读文件时发生错误:" + e.getMessage());
        } finally {
            try {
                if (reader != null) {
                    reader.close(); // 资源释放
                }
            } catch (IOException e) {
                System.out.println("关闭文件时失败:" + e.getMessage());
            }
            System.out.println("程序执行结束");
        }
    }
}

这段代码做了什么？

1. try 内打开文件并读取内容。
2. catch 分别处理“文件找不到”和“读文件出错”两种不同异常。
3. finally 确保即使异常发生也关闭文件。
4. finally 中的关闭操作自己也单独捕获异常，防止程序二次崩溃。

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3. try-with-resources 自动关闭资源

上面代码的 finally 块写起来挺麻烦，Java 7 引入了 try-with-resources 语法，专门用于自动关闭实现了 AutoCloseable接口的资源，极大简化了代码。

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import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class TryWithResourcesExample {
    public static void main(String[] args) {
        // try-with-resources语法，声明的资源会自动关闭
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"))) {
            String firstLine = reader.readLine(); // 读取文件第一行
            System.out.println("文件第一行内容：" + firstLine);
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("文件操作出错：" + e.getMessage());
        }
    }
}

这段代码做了什么？

1. try 声明了一个资源 reader，会自动关闭。
2. 省去了手动编写 finally 块释放资源。
3. 简洁、易读，同时更安全，避免忘记关闭资源导致内存泄漏。

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常见陷阱 ⚠️

• catch 过于泛泛：很多新手直接写 catch (Exception e)，这样会把所有异常都捕获，有时掩盖了真正的问题。建议具体异常具体捕获。

• finally 中抛异常：finally 里抛出异常会覆盖 try 或 catch 中的异常，导致调试困难。尽量避免在 finally 抛异常，或者做好捕获。

• 资源未关闭：尤其是文件、数据库连接等，忘记关闭会导致资源泄漏，用 try-with-resources 绝对是个好习惯。

• 多个异常处理顺序：捕获异常时，子类异常必须放在超类异常前面，否则编译器报错。

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💡 实战建议

1. 养成用具体异常捕获的习惯，避免捕获顶级 Exception。
2. 对于文件、数据库等资源，优先使用 try-with-resources，简化代码且防止资源泄漏。
3. 异常处理逻辑中，避免过度捕获和吞掉异常，有时候该抛出就抛出，让调用者决定。
4. 调试时多关注异常堆栈，准确定位根因。

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🔍 深入理解：异常链和自定义异常

有时候我们想要抛出自己的异常，但又不想丢失原始异常信息，可以使用异常链机制：

public class BusinessException extends Exception {
    public BusinessException(String message, Throwable cause) {
        super(message, cause); // 保留异常链
    }
}

在捕获异常后：

try {
    // 可能出错的代码
} catch(IOException e) {
    throw new BusinessException("业务逻辑异常", e); // 保留原始异常
}

这保证了调试时可以看到完整的异常轨迹。

小结

• 异常处理让程序更健壮、有恢复力。
• try-catch-finally 是最基础的异常结构，finally 保证清理资源。
• 多重 catch 有助于精确定位不同异常。
• try-with-resources 简化资源关闭，首推用法。
• 注意捕获顺序和避免过度捕获。

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实战应用

假设你在做一个银行转账功能，涉及数据库连接、文件日志写入、网络通信等等。任何一个环节出错，都不应该让整个系统崩溃。通过合理的异常处理：

• 捕获数据库连接失败，重试或告知用户。
• 关闭数据库连接和文件句柄，防止内存泄漏。
• 记录异常日志，告知开发者排查。

这些都体现了异常机制在真实业务中的重要性。

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延伸思考

• 你觉得什么时候适合自己抛出异常，什么时候应该在方法内部处理？
• 如何设计自定义异常体系，让不同层次之间的异常传递更清晰？
• 继续学习如何结合日志框架，实现异常的可追踪性。

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如果你到这里还不怕异常，我们就成功了一半！让我们动手写代码，调试，感受异常处理的威力吧。