Java 異常處理完全指南：體系架構、捕獲策略與最佳實踐

異常體系總覽

所有異常繼承自 java.lang.Throwable，分三大類：

• 受檢異常：Exception 子類（非 RuntimeException）。編譯器強制 try-catch 或 throws。例：IOException、SQLException。代表外部環境問題（檔案不存在、網路中斷）。
• 執行期異常：RuntimeException 子類。編譯器不強制處理。例：NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException、IllegalArgumentException。代表程式邏輯 Bug，應修正代碼而非捕獲。
• 錯誤：Error 子類。嚴重系統級問題（OutOfMemoryError、StackOverflowError），應用程式通常無法恢復，交由 JVM/運行環境處理。

兩種處理方式

1. 就地處理： try-catch-finally 包裹風險代碼。
2. 向上拋出： 方法簽名加 throws XxxException，讓呼叫者決定如何處理。

核心語法詳解

1. try-catch-finally

try {
    int x = (int)(Math.random()*5);
    int y = (int)(Math.random()*10);
    int[] z = new int[5];
    System.out.println("y/x=" + (y/x));
    System.out.println("z[y]=" + z[y]);
} catch (ArithmeticException e) {
    System.out.println("算術異常：" + e.getMessage());
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
    System.out.println("索引越界：" + e.getMessage());
} finally {
    System.out.println("無論如何都會執行（除非 JVM 退出）");
}

• 捕獲順序： 子類異常必須寫在父類之前，否則編譯錯誤（如先 catch Exception 再 catch IOException 會報錯）。
• finally 必執行，除非： JVM 退出（System.exit()）、執行緒死亡、finally 內部拋異常、CPU 掛掉。

2. 自訂異常與拋出

// 定義
public class BusinessException extends Exception {
    public BusinessException(String msg) { super(msg); }
}

// 拋出（標準範式：建立與拋出合一行，保留堆疊資訊）
throw new BusinessException("餘額不足");

// 方法聲明拋出
public void withdraw(double amt) throws BusinessException { ... }

3. try-with-resources (JDK 7+)

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("a.txt");
     BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(fis))) {
    String line = br.readLine();
} // 自動關閉，無需 finally 手動 close

實作 AutoCloseable 的資源皆適用，程式碼更簡潔安全。

異常處理黃金法則

1. 不要吞沒異常： catch (Exception e) { } 是大忌，至少要 log.error。
2. 具體捕獲： 盡量捕獲精確異常類別，避免捕獲 Exception 或 Throwable。
3. 向上拋出原則： 底層不懂業務語境時，直接 throws，由最上層（Controller/服務入口）統一轉換為使用者友善訊息、記錄日誌、決定重試或回滾。
4. 區分業務異常與系統異常： 業務異常（如餘額不足）用受檢異常強制處理；系統異常（如 DB 掛掉）包裝為非受檢異常向上拋，由全域異常處理器攔截。
5. 保留堆疊： 拋出新異常時用 throw new XxxException("msg", cause) 串聯原始原因。

常見反模式

• 用異常控制流程（如用 try-catch 判斷 Map 是否有 key）。
• 在迴圈裡拋出/捕獲異常（效能極差）。
• 捕獲後只 e.printStackTrace() 卻不記錄到日誌系統。

掌握異常體系與處理策略，能讓程式在面對不可預期情況時，依然保持穩健、可追蹤、易維護。