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Java 常見運行時異常大全：分類、原因與處理策略

編輯：Java 相關知識

前言

運行時異常 (RuntimeException 及其子類) 不強制捕獲，但實際開發中佔異常總量 80%+。熟悉高頻異常、成因與防範，能大幅降低線上故障率。

高頻運行時異常分類表

異常類	典型原因	預防/處理
`NullPointerException`	調用 null 對象方法/屬性、訪問 null 陣列元素	非空判斷、`Objects.requireNonNull`、Optional、@NotNull 註解
`ArrayIndexOutOfBoundsException`	陣列/列表索引 <0 或 ≥ length	循環邊界檢查、`List.get()` 前驗證 size
`ClassCastException`	強制轉型失敗，物件非目標類型實例	轉型前 `instanceof`、泛型擦除導致的堆污染
`IllegalArgumentException`	方法參數不合法（如負數、空字串）	參數校驗、`Preconditions.checkArgument`、Bean Validation
`NumberFormatException`	字串解析數字失敗（含空格、非數字字符）	`try-catch`、正則預檢、`NumberUtils.isParsable`
`ArithmeticException`	整數除以零、取模零	除數非零檢查、BigDecimal 除法指定精度
`IndexOutOfBoundsException`	List/String/Buffer 索引越界	同陣列越界
`IllegalStateException`	對象狀態不支持當前操作（如 Iterator 已耗盡再 next）	狀態機設計、檢查前置條件
`UnsupportedOperationException`	調用不可選操作（如 `Arrays.asList().add()`）	查閱 API 文檔、用可變集合實現類
`ConcurrentModificationException`	迭代過程中結構性修改集合	用 `Iterator.remove()`、`CopyOnWriteArrayList`、流式處理
`NoSuchElementException`	迭代器/Scanner 無下一元素時調用 next()	先 `hasNext()` 再 `next()`
`SecurityException`	違反安全管理器策略（Applet、簽名代碼）	檢查權限配置、簽名

JVM/系統級運行時異常

異常	場景	應對
`OutOfMemoryError`	堆/元空間/線程棧/直接記憶體耗盡	調優 -Xmx、排查洩漏、堆轉儲分析
`StackOverflowError`	遞歸過深、循環調用	改迭代、增加 -Xss、尾遞歸優化
`NoClassDefFoundError`	類編譯存在但運行時找不到（依賴缺失、類加載器隔離）	檢查 classpath、打包插件、模組化依賴
`ClassNotFoundException`	反射/類加載器動態載入失敗	確認依賴、上下文類加載器
`UnsatisfiedLinkError`	JNI 本地方法庫找不到	配置 `java.library.path`、打包 so/dll
`IncompatibleClassChangeError`	類結構變更未重編譯依賴者（如字段 static↔non-static）	全量重編譯、Maven clean install

異常處理最佳實踐

原則：具體捕獲、及時處理、保留堆疊

try {
    risky();
} catch (NullPointerException | IllegalArgumentException e) {
    log.error("業務參數異常", e); // 保留堆疊
    throw new BizException("參數錯誤", e); // 包裝拋出
}

避免吞噬異常：catch (Exception e) {} 絕對禁止
異常轉換：底層異常 (SQLException) → 業務異常 (BizException) → 統一異常處理器返回友好錯誤碼
防禦性編程：
- 公共 API 入口嚴格校驗參數
- 集合/陣列訪問前檢查大小
- 使用 Optional 表達可為空語義
- 併發場景用線程安全集合/鎖
監控告警：關鍵異常 (NPE, OOM, Timeout) 接入 APM (SkyWalking, Pinpoint) 告警