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Java 異常機制全景解析：體系結構、處理流程、自定義異常與最佳實踐

編輯：Java 相關知識

異常體系架構圖

java.lang.Throwable
├── java.lang.Error              // 嚴重錯誤，程序無法恢復 (OOM, StackOverflow)
└── java.lang.Exception          // 可處理的異常
    ├── java.lang.RuntimeException      // 非受檢異常 (Unchecked)
    │   ├── NullPointerException
    │   ├── IllegalArgumentException
    │   ├── IndexOutOfBoundsException
    │   └── ArithmeticException
    └── 受檢異常 (Checked Exception)     // 編譯期強制處理
        ├── IOException
        ├── SQLException
        ├── ClassNotFoundException
        └── 自定義業務異常

核心概念區分

維度	受檢異常 (Checked)	非受檢異常 (Unchecked/Runtime)
繼承關係	Exception 直接子類	RuntimeException 子類
編譯檢查	強制 try-catch 或 throws	編譯期不檢查
典型場景	外部資源不可控 (IO、DB、網絡)	邏輯錯誤、編程缺陷、參數非法
處理策略	預期可恢復，需顯式處理	預期不可恢復，修復代碼而非捕獲

三種異常處理方式

1. 捕獲處理 (try-catch-finally)

try {
    // 高風險代碼
    FileInputStream fis = new FileInputStream("data.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
    // 具體異常優先捕獲
    log.error("文件不存在", e);
    throw new BusinessException("配置文件缺失", e);
} catch (IOException e) {
    // 父類異常後捕獲
    log.error("IO錯誤", e);
} finally {
    // 必執行清理：關流、釋放鎖、關連接
    // 即使 catch 中 return/throw 也會執行
    // 唯一不執行：System.exit(0) 終止 JVM
}

2. 拋出聲明 (throws)

public void readConfig() throws IOException, SQLException {
    // 不處理，交給調用者決定
    // 調用者必須 catch 或繼續 throws
}

3. 主動拋出 (throw)

public void setAge(int age) {
    if (age < 0 || age > 150) {
        throw new IllegalArgumentException("年齡非法: " + age);
    }
    this.age = age;
}

自定義異常最佳實踐

// 業務異常基類
public class BusinessException extends RuntimeException {
    private final int code;
    private final String userMessage; // 面向用戶的友好提示
    
    public BusinessException(int code, String userMessage, String devMessage, Throwable cause) {
        super(devMessage, cause);
        this.code = code;
        this.userMessage = userMessage;
    }
    
    // 靜態工廠方法
    public static BusinessException of(int code, String userMsg, String devMsg) {
        return new BusinessException(code, userMsg, devMsg, null);
    }
}

// 具體業務異常
public class InsufficientBalanceException extends BusinessException {
    public InsufficientBalanceException(String accountId, BigDecimal balance, BigDecimal required) {
        super(400, "餘額不足", String.format("賬戶 %s 餘額 %.2f 不足支付 %.2f", accountId, balance, required), null);
    }
}

常見異常類型速查

異常	原因	類型
NullPointerException	對 null 引用調用方法/訪問字段	Runtime
ClassNotFoundException	類加載器找不到指定類	Checked
ArithmeticException	數學運算錯誤 (除零、溢出)	Runtime
FileNotFoundException	文件路徑不存在/不可讀	Checked
IOException	IO 操作失敗 (讀寫、關閉、網絡)	Checked
SQLException	數據庫操作失敗 (SQL語法、連接、事務)	Checked