1. 概述
本教程重点介绍一些常见的Java异常。
我们将从讨论什么是异常开始。稍后，我们将详细讨论不同类型的受检和非受检异常。
2. 异常
异常是在程序执行期间代码序列中发生的异常情况。当程序在运行时违反某些约束时，就会出现这种异常情况。
所有异常类型都是Exception类的子类，然后将此类细分为受检异常和非受检异常。我们将在后续部分详细讨论它们。
3. 受检异常
受检异常是强制处理的。它们是Exception类的直接子类。
关于它们的重要性的争论值得一看。
让我们详细定义一些受检异常。
3.1 IOException
当任何输入/输出操作失败时，方法将抛出IOException或其直接子类。
这些I/O操作的典型用途包括：
- 使用java.io包处理文件系统或数据流
- 使用java.net包创建网络应用程序
FileNotFoundException
FileNotFoundException是处理文件系统时常见的IOException类型
try {
new FileReader(new File("/invalid/file/location"));
} catch (FileNotFoundException e) {
LOGGER.info("FileNotFoundException caught!");
}
MalformedURLException
使用URL时，如果我们的URL无效，可能会遇到MalformedURLException。
try {
new URL("malformedurl");
} catch (MalformedURLException e) {
LOGGER.error("MalformedURLException caught!");
}
3.2 ParseException
Java使用文本解析来创建基于给定字符串的对象。如果解析导致错误，它会抛出ParseException。
例如，我们可以用不同的方式表示日期，例如dd/mm/yyyy或dd,mm,yyyy，但尝试解析具有不同格式的字符串：
try {
new SimpleDateFormat("MM, dd, yyyy").parse("invalid-date");
} catch (ParseException e) {
LOGGER.error("ParseException caught!");
}
此处，字符串格式错误并导致ParseException。
3.3 InterruptedException
每当Java线程调用join()、sleep()或wait()时，它就会进入WAITING状态或TIMED_WAITING状态。
此外，一个线程可以通过调用另一个线程的interrupt()方法来中断另一个线程。
因此，如果另一个线程在它处于WAITING或TIMED_WAITING状态时中断它，则该线程将抛出InterruptedException。
考虑以下具有两个线程的示例：
- 主线程启动子线程并中断它
- 子线程启动并调用sleep()
这种情况会导致InterruptedException：
class ChildThread extends Thread {
public void run() {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
LOGGER.error("InterruptedException caught!");
}
}
}
public class MainThread {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ChildThread childThread = new ChildThread();
childThread.start();
childThread.interrupt();
}
}
4. 非受检异常
对于非受检异常，编译器不会在编译过程中进行检查。因此，处理这些异常的方法不是强制性的。
所有非受检的异常都扩展了类RuntimeException。
让我们详细讨论一些非受检的异常。
4.1 NullPointerException
如果应用程序试图在实际需要对象实例的地方使用null，则该方法将抛出NullPointerException。
在不同的情况下，非法使用null会导致NullPointerException。让我们考虑其中的一些。
调用没有对象实例的类的方法：
String strObj = null;
strObj.equals("Hello World"); // throws NullPointerException.
此外，如果应用程序试图访问或修改具有空引用的实例变量，我们会得到NullPointerException：
Person personObj = null;
String name = personObj.personName; // Accessing the field of a null object
personObj.personName = "Jon Doe"; // Modifying the field of a null object
4.2 ArrayIndexOutOfBoundsException
数组以连续的方式存储其元素。因此，我们可以通过索引访问它的元素。
但是，如果一段代码试图访问数组的非法索引，则相应的方法将抛出ArrayIndexOutOfBoundException。
让我们看几个抛出ArrayIndexOutOfBoundException的例子：
int[] nums = new int[] {1, 2, 3};
int numFromNegativeIndex = nums[-1]; // Trying to access at negative index
int numFromGreaterIndex = nums[4]; // Trying to access at greater index
int numFromLengthIndex = nums[3]; // Trying to access at index equal to size of the array
4.3 StringIndexOutOfBoundsException
Java中的String类提供了访问字符串的特定字符或从String中切出字符数组的方法。当我们使用这些方法时，它在内部将String转换为字符数组。
同样，该数组上的索引可能被非法使用。在这种情况下，String类的这些方法会抛出StringIndexOutOfBoundsException。
此异常表明索引大于或等于字符串的大小。StringIndexOutOfBoundsException扩展了IndexOutOfBoundsException。
当我们尝试访问索引等于字符串长度或其他一些非法索引处的字符时，类String的方法charAt(index)会抛出此异常：
String str = "Hello World";
char charAtNegativeIndex = str.charAt(-1); // Trying to access at negative index
char charAtLengthIndex = str.charAt(11); // Trying to access at index equal to size of the string
4.4 NumberFormatException
很多时候，应用程序最终会在字符串中包含数字数据。为了将此数据解释为数字，Java允许将String转换为数字类型。Integer、Float等包装类包含用于此目的的实用方法。
但是，如果String在转换过程中没有适当的格式，该方法将抛出NumberFormatException。
让我们考虑以下代码片段。
在这里，我们声明了一个包含字母数字数据的字符串。此外，我们尝试使用Integer包装器类的方法将此数据解释为数字。
因此，这会导致NumberFormatException：
String str = "100ABCD";
int x = Integer.parseInt(str); // Throws NumberFormatException
int y = Integer.valueOf(str); //Throws NumberFormatException
4.5 ArithmeticException
当程序计算算术运算并导致某些异常情况时，它会抛出ArithmeticException。此外，ArithmeticException仅适用于int和long数据类型。
例如，如果我们尝试将一个整数除以零，我们会得到一个ArithmeticException：
int illegalOperation = 30/0; // Throws ArithmeticException
4.6 ClassCastException
Java允许对象之间的类型转换以支持继承和多态性。我们可以向上转换一个对象，也可以向下转换它。
在向上转型中，我们将一个对象转换为它的超类型。在向下转换中，我们将一个对象转换为其子类型之一。
但是，在运行时，如果代码尝试将对象向下转换为它不是其实例的子类型，则该方法会抛出ClassCastException。
运行时实例在类型转换中是真正重要的。考虑Animal、Dog和Lion之间的以下继承：
class Animal {}
class Dog extends Animal {}
class Lion extends Animal {}
此外，在驱动程序类中，我们将包含Lion实例的Animal引用转换为Dog。
但是，在运行时，JVM注意到实例Lion与类Dog的子类型不兼容。
这导致ClassCastException：
Animal animal = new Lion(); // At runtime the instance is Lion
Dog tommy = (Dog) animal; // Throws ClassCastException
4.7 IllegalArgumentException
如果我们使用一些非法或不适当的参数调用方法，则会抛出IllegalArgumentException。
例如，Thread类的sleep()方法期望正数时间值，而我们传递一个负时间间隔作为参数。这导致IllegalArgumentException：
Thread.currentThread().sleep(-10000); // Throws IllegalArgumentException
4.8 IllegalStateException
IllegalStateException表示在非法或不适当的时间调用了方法。
每个Java对象都有一个状态(实例变量)和一些行为(方法)。因此，IllegalStateException意味着用当前状态变量调用此对象的行为是非法的。
但是，对于一些不同的状态变量，它可能是合法的。
例如，我们使用迭代器来迭代列表。每当我们初始化一个时，它都会在内部将其状态变量lastRet设置为-1。
在此上下文中，程序尝试调用列表中的remove方法：
//Initialized with index at -1
Iterator<Integer> intListIterator = new ArrayList<>().iterator();
intListIterator.remove(); // IllegalStateException
在内部，remove方法检查状态变量lastRet，如果它小于0，则抛出IllegalStateException。在这里，变量仍然指向值-1。
结果，我们得到一个IllegalStateException。
5. 总结
在这篇文章中，我们首先讨论了什么是异常。异常是在程序执行期间发生的事件，它会破坏程序指令的正常流程。
然后，我们将异常分为受检异常和非受检异常。
接下来，我们讨论了在编译时或运行时可能出现的不同类型的异常。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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