第十四章 异常
一、异常基础认知
1. 异常定义：程序正常运行流程中发生的非正常错误状况，会打乱原有代码执行逻辑。
2. 异常处理：提前编写对应备用代码，当异常触发时自动执行备用逻辑，避免程序直接崩溃。
3. 处理异常的实际价值：降低程序故障带来的数据、业务损失；向用户输出友好提示文字；方便开发人员定位、调试程序问题。
二、异常整体层级划分（面试核心考点）
1. 顶层父类：Throwable
Java中所有错误、异常的统一根类，归属java.lang核心包，内置两个调试工具方法：
• String getMessage()：获取简短异常描述文本，多用于前端、用户提示展示
• void printStackTrace()：打印完整方法调用栈信息，包含异常类型、出错代码行、调用链路，是开发调试最常用方法
2. 分支一：Error 系统级错误
Throwable的直接子类，代表程序完全无法自行修复的严重底层故障，开发者无需编写代码处理。
常见场景：JVM内存耗尽、递归深度超限栈内存溢出StackOverflowError、类加载失败等，出现后程序直接强制终止。
3. 分支二：Exception 业务可处理异常
程序运行中可以通过代码捕获、规避的故障，分为两大分支：
（1）RuntimeException 运行时异常（未检查异常）
所有直接/间接继承该类的异常统称运行时异常：
• 编译阶段编译器不会强制校验、强制处理，代码写完即可编译通过；仅在程序运行时报错。
• 处理方案：既可以捕获处理，也可以放任不处理，规范编码习惯能提前规避绝大多数运行时异常。
• 高频常见类型：
① NullPointerException 空指针异常：访问未初始化对象的属性/方法
② ArrayIndexOutOfBoundsException 数组下标越界：访问超出数组长度的索引
③ ClassCastException 强制类型转换异常：父子类无继承关系强转
④ NumberFormatException 数字格式异常：非数字字符串转数值类型
（2）非RuntimeException 编译期异常（已检查异常）
和RuntimeException无继承关系的Exception子类：
• 编译阶段编译器强制校验，不编写处理代码则直接编译报错，无法运行。
• 处理要求：代码中必须通过throws声明或者try-catch捕获处理。
• 典型示例：反射加载类Class.forName("类路径")、IO文件读写异常等。
三、异常的两种产生方式
1. 系统自动抛出异常
• 触发条件：执行存在逻辑漏洞、非法操作的代码时，JVM自动识别并生成异常对象抛出。
• 执行结果：若无任何异常处理代码，程序会立刻终止，异常后方所有代码不再执行。
2. 手动主动抛出异常（开发高频用法）
业务逻辑校验不通过时，开发者主动抛出异常中断流程，关键字throw
1. 固定语法：throw new 异常类("自定义异常提示文字");
2. 书写位置：仅允许写在方法内部代码块中
3. 执行效果：等同于return语句，立刻终止当前方法剩余代码，异常向上传递
四、异常的传递机制
Java异常遵循方法调用链反向传递规则：内层方法抛出异常后，若自身没有捕获处理，异常会逐层向上抛给调用它的上层方法，最终传递至JVM虚拟机，虚拟机收到未处理异常后直接终止整个程序。
五、两类异常处理方案（开发重点）
方案1：消极处理——throws 声明抛出异常
将异常处理责任转移给上层调用者，属于推卸式处理，关键字throws
1. 书写位置：方法声明末尾，参数列表之后
2. 完整语法：修饰符 返回值 方法名(参数列表) throws 异常1,异常2{}
3. 执行特点：仅做异常声明，不会拦截终止异常，异常依旧会向上传递，最终仍会导致程序崩溃
4. 实用作用：原本编译报错的受检异常，通过throws声明后可以正常编译运行
5. 多异常处理技巧：可以直接声明父类异常，利用多态统一处理该父类下全部子类异常
方案2：积极处理——try-catch 捕获拦截异常
直接在当前代码块拦截异常，异常被捕获后程序不会终止，后续代码正常执行
1. 基础语法模板
try{
// 存放有概率触发异常的业务代码
}catch(异常类型 异常对象){
// 对应异常触发时执行的补救、提示代码
}
2. catch多分支匹配规则
• 一个try块后方可以跟随多个catch块；异常触发时自上而下匹配，匹配到第一个对应异常分支即执行，后续catch不再校验。
• 多catch书写顺序：子类异常捕获分支必须写在父类异常分支上方，否则编译报错。
• 多态特性：catch中声明父类异常，可以捕获该类全部子类异常；运行时异常无论代码是否存在对应风险，catch都能捕获。
拓展：finally 最终执行代码块
1. 语法结构：拼接在全部catch分支之后
try{
// 风险代码
}catch(异常类 e){
// 异常处理逻辑
}finally{
// 无论try是否出现异常、catch是否执行，本段代码一定会运行
}
2. 开发使用场景：资源释放核心场景，如关闭文件流、数据库连接、网络连接等。
3. 编码规范：不建议在finally中书写return返回语句，会覆盖try、catch内的返回结果。
4. 合法组合结构：
try-catch、try-catch-catch、try-catch-finally、try-finally、嵌套try-catch结构
补充规则：一个try只能搭配一个finally，但可以搭配任意多个catch；try后必须至少存在一个catch或一个finally，语法才算完整。
六、自定义业务异常
Java自带异常无法贴合业务场景时，自行编写异常类区分业务故障，分为两类：
1. 编译型自定义异常：自定义类直接继承Exception，抛出后属于受检异常，编译强制处理。
2. 运行型自定义异常：自定义类继承RuntimeException，抛出后属于运行时异常，编译无强制校验。
3. 规范构造方法（必须提供两个构造器）
• 无参构造方法：基础空参构造
• 带String参数构造方法：调用父类super(message)，给Throwable父类赋值异常提示信息
public class MyBusinessException extends Exception{
public MyBusinessException(){}
public MyBusinessException(String msg){
super(msg);
}
}
七、重写方法时的异常约束（面试+开发双重重点）
子类重写父类方法，异常声明有三条硬性规则：
1. 方法基础匹配：子类重写方法的方法名、参数列表、返回值类型必须和父类完全一致。
2. 访问权限约束：子类重写方法的访问修饰符权限，和父类等同或者更宽松（不能缩小权限）。
3. 异常抛出约束：子类重写方法，不能声明抛出父类方法未抛出、且层级更高的受检异常；仅能抛出父类已声明的异常、该异常的子类，或者完全不抛出异常。