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Java 運行時異常大全：分類、成因與處理策略速查表

編輯：Java 相關知識

運行時異常體系

繼承自 `RuntimeException`，編譯器不強制捕獲/聲明，但業務邏輯錯誤高發區。掌握高頻異常成因與預防模式，是寫出健壯代碼的基本功。

高頻異常分類速查表

異常類別	典型成因	代碼示例	預防/處理策略
`NullPointerException`	調用 null 物件方法/欄位、訪問 null 陣列元素	`user.getName().length()` / `arr[0].toString()`	Objects.requireNonNull、Optional、@NonNull 註解、防御性檢查
`ArrayIndexOutOfBoundsException`	索引 < 0 或 >= length	`list.get(size)` / `arr[-1]`	邊界檢查、foreach/stream 替代索引、List 而非陣列
`ArithmeticException`	整數除以零、模零	`int x = 1/0; int y = 5 % 0;`	除數預檢、BigDecimal 除法指定精度/模式
`ClassCastException`	強制轉型失敗，物件非目標類型	`(String) list.get(0)` 實為 Integer	泛型擦除警惕、instanceof 守衛、編譯期泛型約束
`IllegalArgumentException`	方法參數不合法（範圍、格式、狀態）	`setAge(-1)` / `parse("abc")`	參數驗證 (Bean Validation)、前置條件斷言
`IllegalStateException`	物件狀態不支持當前操作	`iterator.remove()` 未先 `next()` / 連接池已關閉	狀態機設計、@PreAuthorize、文檔化合法狀態遷移
`NumberFormatException`	字串無法解析為數字	`Integer.parseInt("1.5")` / `Long.parseLong("abc")`	正則預檢、try-catch 包裝返回 Optional、NumberUtils
`UnsupportedOperationException`	調用不支持的可選操作	`Collections.unmodifiableList.add()` / `iterator.remove()`	文檔化不可變集合、介面分離 (只讀/可寫)
`IndexOutOfBoundsException`	超出序列邊界 (List/String/Buffer)	`str.charAt(len)` / `subList(0, size+1)`	同 ArrayIndexOutOfBounds，邊界守衛
`ConcurrentModificationException`	迭代過程中結構性修改集合	`for (e: list) list.remove(e)`	Iterator.remove、CopyOnWriteArrayList、Stream、收集後再刪

JVM/系統級嚴重錯誤

錯誤類別	屬性	典型場景	應對
`OutOfMemoryError`	Error (不可恢復)	堆耗盡、Metaspace 滿、直接記憶體洩漏、線程過多	Heap Dump 分析 (MAT/JVisualVM)、調優 -Xmx、排查洩漏、啟用 GC 日誌
`StackOverflowError`	Error	遞歸過深、循環調用、大棧幀 (大量局部變數)	改迭代、增加 -Xss、尾遞歸優化 (JVM 不保證)
`NoClassDefFoundError`	Error	類初始化失敗、類路徑缺失、版本衝突、靜態塊拋異常	`mvn dependency:tree`、檢查類載入器、排查靜態初始化
`ClassNotFoundException`	Checked Exception	反射/類載入器動態載入失敗	同 NoClassDefFoundError，確認依賴打包
`UnsatisfiedLinkError`	Error	JNI 本地庫找不到/版本不匹配/架構不符 (x86 vs x64)	配置 java.library.path、檢查 .so/.dll 依賴

異常處理黃金法則

區分「程式錯誤」與「環境錯誤」： RuntimeException 多為程式 Bug，應修代碼而非 catch；IOException/TimeoutException 為環境錯誤，需重試/熔斷/降級。
不捕獲無法處理的異常： `catch (Exception e) { log.error }` 吞沒異常是大忌。若無法恢復，拋給上層或全局處理器。
自定義異常承載業務語義： `InsufficientBalanceException` 比 `IllegalArgumentException` 更精準，便於上層針對性處理。
保留堆疊追蹤： `throw e` 不 `throw new RuntimeException(e)` (除非轉換語義)，`logger.error("msg", e)` 而非 `logger.error(e.getMessage())`。
資源必在 finally/try-with-resources 釋放： 連接、流、鎖、信號量。

實戰：全局異常處理器模板


@RestControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(GlobalExceptionHandler.class);

    @ExceptionHandler(BusinessException.class)
    public R handleBiz(BusinessException e) {
        log.warn("業務異常: {}", e.getMessage());
        return R.fail(e.getCode(), e.getMessage());
    }

    @ExceptionHandler(ConstraintViolationException.class)
    public R handleValid(ConstraintViolationException e) {
        String msg = e.getConstraintViolations().stream()
            .map(v -> v.getPropertyPath() + " " + v.getMessage())
            .collect(Collectors.joining("; "));
        return R.fail(400, msg);
    }

    @ExceptionHandler(Exception.class)
    public R handleAll(Exception e) {
        log.error("系統異常", e); // 完整堆疊
        return R.fail(500, "系統內部錯誤，請稍後重試");
    }
}