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前言：
尽管人人希望自己身体健康，处理的事情都能顺利进行，但在实际生活中总会遇到各种状况，比如感冒发烧，工作时电脑蓝屏、死机等。同样，在程序运行的过程中，也会发生各种非正常状况，例如，程序运行时磁盘空间不足、网络连接中断、被装载的类不存在等。针对这种情况， Java语言引入了异常，以异常类的形式对这些非正常情况进行封装，通过错误处理机制对程序运行时发生的各种问题进行处理。
Java的错误处理机制是通过异常（Exception）来实现的。异常是在程序执行过程中出现的问题或错误的一种表示，它可以帮助我们识别和处理程序中的异常情况，从而保证程序的稳定性和可靠性。
异常类层次结构：
Throwable类是 Java 核心库中所有错误和异常类的根类。它是一个抽象类。Java中的异常被组织成一个类层次结构。Throwable 包含了其线程创建时线程执行堆栈的快照，它提供了 printStackTrace() 等接口用于获取堆栈跟踪数据等信息。
所有的异常都是Throwable类的子类，Throwable又分为两个子类：Error（错误类）和Exception（异常类）。
Error：
Error表示严重的系统级问题，通常是由虚拟机或底层资源引起的。
此类错误一般表示代码运行时 JVM 出现问题。通常有 Virtual MachineError（虚拟机运行错误）、NoClassDefFoundError（类定义错误）等。比如 OutOfMemoryError：内存不足错误；StackOverflowError：栈溢出错误。此类错误发生时，JVM 将终止线程。
这些错误是不受检异常，非代码性错误。因此，当此类错误发生时，应用程序不应该去处理此类错误。按照Java惯例，我们是不应该实现任何新的Error子类的！
Exception
Exception则表示可以被捕获和处理的异常情况，包括运行时异常和编译时异常。
运行时异常
运行时异常是 Java 中的一类异常，包括 RuntimeException 及其子类。它们在程序运行期间可能发生，Java 编译器不会强制要求捕获或声明抛出。常见的运行时异常有：空指针异常（NullPointerException）、数组下标越界异常（ArrayIndexOutOfBoundsExcettion）、类型转换异常（ClassCastException）和算术异常（ArithmeticException）等。运行时异常一般是由程序逻辑错误引起的，在代码中可以选择捕获处理或者通过修改代码来避免产生这些异常。
编译时异常
编译时异常是 Exception 中除了 RuntimeException 及其子类之外的异常。它们需要在代码中进行显式处理，要么通过 throws 声明抛出给上级调用者处理，要么通过 try-catch 语句捕获并进行处理。如果代码中出现了这类异常但没有处理，将无法通过编译。常见的编译时异常有：ClassNotFoundException（没有找到指定的类异常）、IO 异常（IOException）等。
受检异常与非受检异常
Java 的所有异常可以分为受检异常（checked exception）和非受检异常（unchecked exception）。
受检异常
受检异常是在编译时被检查出的异常，编译器要求程序必须显式地处理这些异常，否则会导致编译错误。受检异常通常表示程序可能正常情况下无法处理的错误或特殊情况，需要通过捕获和处理来确保程序的稳定性和可靠性。除了 RuntimeException 及其子类之外的所有 Exception 类型都属于受检异常。（要么使用try-catch捕获，要么使用方法签名中用 throws 关键字抛出，否则编译不通过。）
非受检异常
非受检异常（也称为运行时异常）是不需要显式处理的异常，包括 RuntimeException 和其子类以及 Error （错误）类型。与受检异常不同，非受检异常可以选择捕获和处理，但并不强制要求，即使我们没有try-catch捕获它，也没有使用throws抛出该异常，编译也会正常通过。通常情况下，非受检异常表示程序逻辑错误、资源问题或系统错误等无法恢复或无法处理的异常情况。
总结
总的来说，受检异常用于表示必须处理的已知异常情况，而非受检异常用于表示程序中的错误或意外情况。对于受检异常，我们必须进行捕获和处理；而对于非受检异常，我们可以选择性地处理，但也可以让它们传递给调用者进行处理。
Java异常关键字
- try – 用于监听。将要被监听的代码(可能抛出异常的代码)放在try语句块之内，当try语句块内发生异常时，异常就被抛出。
- catch – 用于捕获异常。catch用来捕获try语句块中发生的异常。
- finally – finally语句块总是会被执行。它主要用于回收在try块里打开的物力资源(如数据库连接、网络连接和磁盘文件)。只有finally块，执行完成之后，才会回来执行try或者catch块中的return或者throw语句，如果finally中使用了return或者throw等终止方法的语句，则就不会跳回执行，直接停止。
- throw – 用于抛出异常。
- throws – 用在方法签名中，用于声明该方法可能抛出的异常。
Throwable类
在Exception（异常类）类的众多子类中有一个特殊的子类—RuntimeException类，RuntimeException类及其子类用于表示运行时异常。 Exception类的其他子类都用于表示编译时异常。Java提供了大量的异常类，这些类都继承自java.lang.Throwable类。接下来通过一张图展示Throwable类的继承体系。
Throwable类中的常用方法如下表。
| 方法声明 |
功能描述 |
| String getMessage() |
返回异常的消息字符串 |
| String toString() |
返回异常的简单信息描述 |
| void printStackTrace() | 将异常堆栈跟踪输出到标准错误流。 |
| String getLocalizedMessage() | 返回异常的本地化描述信息。 |
| void fillInStackTrace() | 填充当前异常对象的堆栈跟踪元素。 |
| Throwable getCause() | 返回引发当前异常的原因（Throwable 对象）。 |
除了上述方法之外，Throwable 类还提供其他各种用于获取异常相关信息的方法，如获取异常堆栈跟踪、获取异常类型、判断异常是否被捕获等。
在 Java 异常处理中，可以通过捕获特定的异常类型来处理不同的异常情况，也可以通过多重捕获、异常链等方式对异常进行处理和传递。Throwable 类及其子类提供了一种标准的异常处理机制，帮助开发人员识别和恢复出现的错误或异常情况。
检查异常：
这些异常是在编译时强制检查的异常。它们通常涉及到外部资源的操作，如文件I/O、网络连接等。开发者必须显式地处理或声明抛出这些异常。通过捕获和处理检查异常，可以使代码更加健壮，防止未处理异常导致程序崩溃或不可预测的结果。开发者需要使用 try-catch 块来捕获这些异常，并进行相应的处理。
try…catch具体语法格式如下：
try {
// 可能引发异常的代码块
} catch (异常类型1 异常变量1) {
// 处理异常类型1的情况
} catch (异常类型2 异常变量2) {
// 处理异常类型2的情况
} catch (异常类型3 异常变量3) {
// 处理异常类型3的情况
}注意：catch代码块需要一个参数指明它所能够接收的异常类型，这个参数的类型必须是Exception类或其子类。
运行时异常：
这些异常是不需要显式处理的异常，也不需要在方法签名中声明抛出。它们主要包括空指针引用（NullPointerException）、数组下标越界（ArrayIndexOutOfBoundsException）、类型转换错误（ClassCastException）等。运行时异常通常由程序逻辑错误导致，因此应该通过改进代码逻辑来预防发生这些异常。
下面是一个使用 try-catch 语句模仿数组下标越界的代码示例：
public class myClass {
public static void main(String[] args) {
try {
int[] numbers = {1, 2, 3};
System.out.println(numbers[4]); // 数组越界，会引发 ArrayIndexOutOfBoundsException 异常
} catch (Exception e) {
System.out.println("捕获到异常：" + e);//输出：捕获到异常：java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 4
}
}
}
异常处理语句：
Java提供了try-catch-finally的异常处理语句来捕获异常并进行相应的处理。在try块中编写可能会抛出异常的代码，如果发生了对应的异常，就会跳转到与之匹配的catch块中进行处理。catch块可以捕获特定类型的异常，也可以使用多个catch块按顺序处理不同类型的异常。finally块用于定义无论是否发生异常都要执行的代码，例如释放资源、关闭文件等。无论是否有异常发生，finally块中的代码都会执行。这样可以进行必要的清理工作，避免资源泄漏等问题。
注意：finally中的代码块在一种情况下是不会执行的，那就是在try...catch中执行了System.exit(0)语句。System.exit(0)表示退出当前的Java虚拟机，Java虚拟机停止了，任何代码都不能再执行了。
下面是一个使用 try-catch-finally 异常处理语句的代码示例：
public class myClass {
public static void main(String[] args) {
try {
int result = divideNumbers(10, 0); // 调用自定义方法，可能触发 ArithmeticException 异常
System.out.println("结果：" + result);
} catch (ArithmeticException e) {
System.out.println("捕获到异常：" + e);
} finally {
System.out.println("无论是否发生异常，finally 块中的代码都会执行");
}
System.out.println("try-catch-finally 语句块之外的代码");
}
public static int divideNumbers(int a, int b) {
return a / b; // 若除数为 0，则会触发 ArithmeticException 异常
}
}
运行结果：
捕获到异常：java.lang.ArithmeticException: / by zero
无论是否发生异常，finally 块中的代码都会执行
try-catch-finally 语句块之外的代码抛出异常：
在方法中，我们可以使用throw关键字主动抛出异常。通过throw语句，我们可以在任何需要的地方抛出异常，并将其传递给上层调用者来处理。抛出异常的过程中，当前方法的执行将被中断，然后异常被传递给调用堆栈中的上一级调用方法。
throws关键字声明抛出异常的语法格式如下：
修饰符 返回类型 方法名(参数列表) throws 异常类型1, 异常类型2, ... {
// 方法体
}其中：
- 修饰符：表示方法的可见性和其他修饰符（例如 public、private、static 等）。
- 返回类型：表示方法返回值的类型。
- 方法名：表示方法的名称。
- 参数列表：表示方法接收的参数。
- 异常类型1, 异常类型2, ...：表示方法可能抛出的异常类型。多个异常类型之间使用逗号分隔。
下面是一个使用 throw 关键字的代码示例：
public class myClass {
public static void main(String[] args) {
try {
int result = divideNumbers(10, 0); // 调用自定义方法，可能触发 ArithmeticException 异常
System.out.println("结果：" + result);
} catch (ArithmeticException e) {
System.out.println("捕获到异常：" + e);//输出:捕获到异常：java.lang.ArithmeticException: / by zero
} finally {
System.out.println("无论是否发生异常，finally 块中的代码都会执行");//输出:无论是否发生异常，finally 块中的代码都会执行
}
System.out.println("try-catch-finally 语句块之外的代码");
}
public static int divideNumbers(int a, int b) throws ArithmeticException{
if (b == 0) {
throw new ArithmeticException("除数不能为零"); // 抛出 ArithmeticException 异常对象
} else {
int result = a / b;
System.out.println("结果：" + result);
}
return a;
}
}运行结果：
捕获到异常：java.lang.ArithmeticException: 除数不能为零
无论是否发生异常，finally 块中的代码都会执行
try-catch-finally 语句块之外的代码自定义异常：
除了Java内置的异常类，开发者还可以根据需要自定义异常类。自定义异常类需要继承Exception或其子类，并根据具体需求添加自己所需的字段和方法。自定义异常可以更好地满足业务需求，提供更准确的异常信息和处理方式。
在实际开发中，如果没有特殊的要求，自定义的异常类只需继承Exception类，在构造方法中使用super()语句调用Exception的构造方法即可。
自定义异常类中使用throw关键字在方法中声明异常的实例对象，格式如下：
throw new Exception异常对象下面是一个简单的自定义异常类的示例：
// 自定义异常类
class NegativeNumberException extends Exception {
public NegativeNumberException(String message) {
super(message);
}
}
// 示例类
public class myClass {
// 计算平方根的方法
public static double calculateSquareRoot(double number) throws NegativeNumberException {
if (number < 0) {
throw new NegativeNumberException("输入不能为负数");
} else {
// 使用 Math.sqrt() 方法计算平方根
double squareRoot = Math.sqrt(number);
return squareRoot;
}
}
// 主方法
public static void main(String[] args) {
double input = -5.0;
try {
// 调用 calculateSquareRoot 方法
double result = calculateSquareRoot(input);
System.out.println("平方根结果：" + result);
} catch (NegativeNumberException e) {
System.out.println("捕获到自定义异常：" + e.getMessage());
// 其他异常处理逻辑
// ...
}
}
}