Java 異常處理完整指南：體系架構、最佳實務與進階技巧

異常與錯誤的本質區別

兩者共同繼承 Throwable。核心差異：異常是開發者可控的業務流程一部分；錯誤是系統級災難，通常無法恢復。

異常分類體系

1. 受檢異常 — 編譯期強制處理

• 繼承 Exception 但非 RuntimeException
• 如 IOException、SQLException、ClassNotFoundException
• 編譯器強制 try-catch 或 throws 宣告

2. 非受檢異常 — 運行期拋出

• 繼承 RuntimeException
• 常見子類：
  • NullPointerException — 空指針
  • ArrayIndexOutOfBoundsException — 索引越界
  • ArithmeticException — 算術錯誤 (除零)
  • IllegalArgumentException — 參數非法
• 編譯器不強制處理，但建議預防性編碼

異常處理語法結構

// 完整結構
try {
    // 風險代碼
} catch (IOException e) {
    // 處理 IO 異常
} catch (SQLException e) {
    // 處理 SQL 異常
} finally {
    // 無論是否異常都會執行 (資源釋放)
}

// Java 7+ 多重捕獲
try {
    ...
} catch (IOException | SQLException e) {
    e.printStackTrace();
}

// try-with-resources (Java 7+ 推薦)
try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("file.txt"))) {
    String line = br.readLine();
} // 自動關閉 br，無需 finally

關鍵規則與最佳實務

• 子類覆寫父類方法：拋出異常範圍 ≤ 父類 (里氏替換原則)
• 不要吞沒異常：catch (Exception e) {} 會掩蓋 Bug，至少記錄日誌
• 異常鏈保留原始原因：

  try { ... } catch (SQLException e) {
      throw new ServiceException("資料庫操作失敗", e);  // 保留堆疊追蹤
  }

• finally 必執行：即使 try 或 catch 有 return，finally 仍會執行 (除非 System.exit)
• 優先使用標準異常：避免自訂過多異常類，複用 IllegalArgumentException 等

進階模式

異常轉換與包裝

// 底層異常轉為業務異常，隱藏實作細節
public User findById(Long id) {
    try {
        return jdbcTemplate.queryForObject(sql, mapper, id);
    } catch (EmptyResultDataAccessException e) {
        throw new UserNotFoundException("用戶不存在: " + id, e);
    }
}

全域異常處理

Spring @ControllerAdvice + @ExceptionHandler 統一處理，回傳標準錯誤碼與訊息。

資源管理範式

// 錯誤示範：異常發生時 close() 不會執行
Reader r = new FileReader("f");
r.read(); r.close();

// 正確：try-with-resources
try (Reader r = new FileReader("f")) {
    r.read();
}

常見陷阱避坑

• throw e 會重置堆疊追蹤，請用 throw new RuntimeException(e) 或直接 throw e (Java 7+ 保留)
• finally 中再拋異常會覆蓋 try/catch 的異常
• 避免在迴圈中拋出/捕獲異常控制流程，效能極差
• 序列化類需宣告 serialVersionUID，否則反序列化可能拋 InvalidClassException