异常是在程序执行过程中发生的意外情况或错误。它表示程序在运行时出现了超出正常流程的状况。Java中的异常处理机制用来处理程序运行时发生的各种非正常情况（即异常）。

异常机制优点

使用异常机制分离了代码中的逻辑和错误处理，为开发者提供了一套结构化、可扩展的方式来识别、隔离、处理和报告程序运行时的错误和异常状况，增强了程序的健壮性和可维护性。

1. 提高程序的可靠性：能够在出现问题时及时进行处理，而不是让程序崩溃。
2. 增强代码的可读性：让开发者更容易理解代码中可能出现的问题。，

Java 中的异常分类

Java 中的异常主要分为以下两类：

1. 检查异常（Checked Exception）
这类异常在编译时会被强制要求处理（捕获或声明抛出），否则编译无法通过。例如文件操作、网络通信等导致的异常IOException、SQLException等。

2. 非检查异常（Unchecked Exception）
包括运行时异常（Runtime Exception）和错误（Error），在编译时不强制要求处理。例如RuntimeException及其子类如NullPointerException、IllegalArgumentException等。

异常类层次结构

Java中的所有异常都是java.lang.Throwable类及其子类的实例。

Throwable类及其两个直接子类构成了异常处理的基础：
1. Error 类
通常表示JVM内部错误或资源耗尽等严重问题，这类异常通常无法通过程序本身来处理，通常建议程序终止。

2. Exception类
用于表示程序运行时遇到的可恢复或预期的异常情况，这是程序员通常关注和处理的主要类型。

抛出异常

在Java中，可以通过以下两种方式抛出异常：

1. 使用 throw 关键字显式抛出一个异常对象。
2. 在方法内部发生某种错误条件时，由Java虚拟机（JVM）自动抛出一个异常对象，如除以零引发的ArithmeticException。

捕获与处理异常

Java使用try-catch语句块来捕获并处理可能抛出的异常。基本语法如下：

try {
	// 可能抛出异常的代码块
} catch (SpecificExceptionType e) {
  // 处理特定类型的异常
  // e 是捕获到的异常对象，可以访问其信息（如堆栈跟踪、错误消息等）
} finally {
	// 无论是否发生异常，都会执行的清理代码块（可选）
}

可以有多个catch块来捕获不同类型的异常，按照从上到下匹配原则。
finally块用于放置那些无论是否发生异常都必须执行的代码，如资源释放等。

声明抛出异常

方法可以通过在其声明中使用throws关键字来表明它可能会抛出的检查型异常，但自身并不处理。这样，调用者必须显式处理这些异常，要么在其调用处捕获，要么继续向上层方法声明抛出。

public void readFile(String fileName) throws IOException {
	// 文件读取操作，可能抛出IOException
}

异常调用栈传递

如果一个方法内抛出了未捕获的异常，而该方法没有处理此异常（catch），那么这个异常将会沿着调用栈向上传递到包含适当catch块的外层方法。这一过程会中断当前方法的执行，并且不会执行该方法之后的代码。直到异常被某个catch块捕获并处理，如果到达main()方法仍未被捕获，此时JVM将终止程序，并输出异常堆栈跟踪（StackTrace），显示异常发生的位置及经过的方法调用序列。

自定义异常

根据具体的业务需求或特定情况由程序员创建的异常类型。通过自定义异常，可以更好地描述和处理程序中特定的错误情况。

class CustomException extends Exception {
  public CustomException(String message) {
  	super(message);
  }
}

public class TestException {
  public static void main(String[] args) {
    try {
    	throw new CustomException("这是一个自定义异常消息。");
    } catch (CustomException e) {
   	 System.out.println("捕获到自定义异常：" + e.getMessage());
    }
  }
}

 

在上面的代码示例中，通过继承 Exception 类创建了一个名为 CustomException 的自定义异常类。在 main 方法中，使用 try-catch 块抛出并捕获了自定义异常，并输出异常消息。