Java 进阶篇之try-catch-finally语句与自定义异常

引言

在前面的文章中，我们介绍了创建、使用和导入包（Java进阶篇之异常处理的概念和种类），在 Java 编程中，异常处理是确保程序健壮性和稳定性的重要机制。通过异常处理，程序可以应对运行时错误，避免崩溃并提供友好的错误信息。本篇文章将详细介绍 Java 中的 try-catch-finally 语句及其使用方式，并深入探讨如何创建和使用自定义异常。通过本文，你将掌握异常处理的基本原则与高级技巧，写出更加健壮的 Java 程序。

一、异常处理基础

异常（Exception）是在程序运行过程中出现的非正常情况，通常是由错误或意外条件引发的。Java 提供了一套强大的异常处理机制，允许开发者在程序中捕获和处理异常，从而避免程序崩溃。

Java 的异常处理主要包括以下几个关键组成部分：

• try 语句：定义可能产生异常的代码块。
• catch 语句：捕获并处理特定类型的异常。
• finally 语句：无论是否发生异常，都将执行的代码块，通常用于资源释放。
• throw 语句：手动抛出异常。
• throws 关键字：声明方法可能抛出的异常类型。

二、try-catch-finally 语句

1. try-catch-finally 语句的基本结构

try-catch-finally 是 Java 中最常见的异常处理结构。try 块用于包含可能抛出异常的代码，catch 块用于捕获和处理异常，finally 块用于执行无论是否发生异常都需要运行的代码。

public class ExceptionHandlingExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 可能抛出异常的代码
            int result = 10 / 0;
            System.out.println("Result: " + result);
        } catch (ArithmeticException e) {
            // 捕获并处理 ArithmeticException 异常
            System.out.println("Caught an ArithmeticException: " + e.getMessage());
        } finally {
            // 无论是否发生异常，都会执行的代码
            System.out.println("Finally block executed.");
        }
    }
}

在这个例子中，由于除以零操作导致了 ArithmeticException，catch 块捕获了该异常并输出错误信息。无论异常是否发生，finally 块中的代码都会执行。

2. 多个 catch 块

如果 try 块中可能抛出多种类型的异常，可以使用多个 catch 块分别处理不同类型的异常。

public class MultiCatchExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int[] numbers = {1, 2, 3};
            int result = numbers[3] / 0; // 可能抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException 和 ArithmeticException
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("Caught an ArrayIndexOutOfBoundsException: " + e.getMessage());
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("Caught an ArithmeticException: " + e.getMessage());
        } finally {
            System.out.println("Finally block executed.");
        }
    }
}

在这个例子中，如果访问越界的数组索引，会抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException，如果执行除以零操作，则会抛出 ArithmeticException。两个 catch 块分别处理不同的异常类型。

3. finally 块的应用场景

finally 块常用于释放资源，如关闭文件、数据库连接等。它保证了资源的正确释放，即使在异常发生时也是如此。

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class FinallyExample {
    public static void main(String[] args) {
        FileReader reader = null;
        try {
            reader = new FileReader("example.txt");
            // 读取文件内容
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Caught an IOException: " + e.getMessage());
        } finally {
            // 确保文件资源被关闭
            if (reader != null) {
                try {
                    reader.close();
                } catch (IOException e) {
                    System.out.println("Failed to close the reader: " + e.getMessage());
                }
            }
        }
    }
}

在这个例子中，无论是否发生 IOException，finally 块都会确保 FileReader 被正确关闭，以避免资源泄漏。

三、自定义异常

1. 为什么需要自定义异常？

自定义异常允许开发者根据特定的业务需求定义异常类型，从而使异常处理更加清晰和具有针对性。通过自定义异常，可以传递更丰富的信息，增强代码的可读性和可维护性。

2. 创建自定义异常

自定义异常通常是继承自 Exception 或其子类，如 RuntimeException。Exception 是受检异常（Checked Exception），而 RuntimeException 是非受检异常（Unchecked Exception）。

// 自定义受检异常
class InvalidAgeException extends Exception {
    public InvalidAgeException(String message) {
        super(message);
    }
}

// 自定义非受检异常
class InvalidInputException extends RuntimeException {
    public InvalidInputException(String message) {
        super(message);
    }
}

3. 使用自定义异常

在业务逻辑中，使用 throw 关键字手动抛出自定义异常，以实现更加灵活的异常处理机制。

public class CustomExceptionExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            validateAge(15); // 可能抛出 InvalidAgeException
        } catch (InvalidAgeException e) {
            System.out.println("Caught an InvalidAgeException: " + e.getMessage());
        }
    }

    public static void validateAge(int age) throws InvalidAgeException {
        if (age < 18) {
            throw new InvalidAgeException("Age must be at least 18.");
        }
        System.out.println("Valid age: " + age);
    }
}

在这个例子中，validateAge 方法验证年龄是否合法，如果不合法则抛出自定义的 InvalidAgeException。调用者通过 try-catch 语句捕获并处理该异常。

4. 自定义异常的应用场景

• 业务逻辑验证：例如在电商系统中，验证库存是否充足，如果不足则抛出 OutOfStockException。
• 输入数据校验：例如在用户注册系统中，校验输入的邮箱格式是否合法，如果不合法则抛出 InvalidEmailException。
• 复杂操作的失败处理：例如在复杂的文件处理操作中，如果文件格式不符合预期，则抛出 InvalidFileFormatException。

四、知识结构图解

以下是关于异常处理的知识结构图解：

异常处理

try-catch-finally

try语句

catch语句

finally语句

自定义异常

创建自定义异常

使用自定义异常

自定义异常的应用场景

业务逻辑验证

输入数据校验

复杂操作失败处理

五、总结

try-catch-finally 语句和自定义异常是 Java 异常处理机制的重要组成部分。通过合理使用这些机制，可以编写出更加健壮和可维护的代码。try-catch-finally 语句允许捕获和处理运行时异常，而自定义异常则为特定的业务场景提供了针对性的异常处理能力。在实际开发中，掌握这些异常处理技术，有助于提升程序的健壮性和用户体验。在接下来的文章中，我们将继续探讨 Java 中的常用类String以及其他重要特性，敬请期待！