65. 异常体系

程序总会出错

写程序时你会发现，代码本身没问题，运行起来照样能崩。

用户输入年龄，你期待一个数字，他敲了 abc。程序要读某个文件，文件被人删了。网络突然断开，磁盘突然写满。

这些情况不是「写错代码」，而是运行环境不配合。健壮的程序必须能应对它们，而不是一崩了之。

public class ErrorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String s = "abc";
        int n = Integer.parseInt(s); // 这里会炸：NumberFormatException
        System.out.println(n);
    }
}
```bash

编译能过，运行直接终止。控制台会打印一串红字，程序后面的代码一行都执行不到。

## 错误码方案为什么被淘汰

早期 C 语言的做法是**返回错误码**：函数返回 `0` 表示成功，返回其他数字代表不同的失败原因。

```java
// 这是「反面教材」，演示错误码风格的写法
int code = processFile("test.txt");
if (code == 0) {
    // 成功
} else if (code == 1) {
    // 文件不存在
} else if (code == 2) {
    // 没有读权限
} else {
    // 未知错误
}

这套方案有三个硬伤。

第一，错误码是光秃秃的数字，2 到底代表什么，全靠文档和记忆。

第二，正常返回值和错误码挤在一个返回位置上。如果方法本来就要返回 int，那 -1 到底是计算结果还是错误标记？说不清。

第三，也是最要命的——调用方可以直接忽略。你不检查返回值，编译器一句话都不会说，错误就这么被吞掉了。

Java 的答案：把错误做成对象

Java 换了个思路：错误也是对象，出错时不返回数字，而是「抛出」一个异常对象。

异常对象是一个类的实例，类名本身就说明了错误类型，对象里还能装错误消息和调用栈。

抛出的异常会沿着方法调用链往上传，直到被某一层 try...catch 接住。这样一来，出错的地方和处理错误的地方就解耦了。

try {
    String s = processFile("test.txt");
    System.out.println(s);
} catch (FileNotFoundException e) {
    System.out.println("文件不存在");
} catch (SecurityException e) {
    System.out.println("没有权限");
} catch (IOException e) {
    System.out.println("其他 IO 错误");
}
```bash

对比错误码写法，这段代码的意图一目了然：哪种错走哪个分支，全靠类型说话。

## Throwable 继承树

Java 的异常全部是类，它们有一棵共同的继承树，根是 `Throwable`。

```text
                     ┌───────────┐
                     │  Object   │
                     └───────────┘
                           ▲
                     ┌───────────┐
                     │ Throwable │
                     └───────────┘
                           ▲
                 ┌─────────┴─────────┐
           ┌───────────┐       ┌───────────┐
           │   Error   │       │ Exception │
           └───────────┘       └───────────┘
                 ▲                   ▲
         ┌───────┘              ┌────┴──────────┐
┌─────────────────┐   ┌──────────────────┐ ┌───────────┐
│OutOfMemoryError │…  │ RuntimeException │ │IOException│…
└─────────────────┘   └──────────────────┘ └───────────┘
                               ▲
                   ┌───────────┴─────────────┐
        ┌─────────────────────┐ ┌─────────────────────────┐
        │NullPointerException │ │IllegalArgumentException │…
        └─────────────────────┘ └─────────────────────────┘

记住三个层次就够用了。

Throwable 是所有可抛出对象的祖先，它直接继承 Object。只有 Throwable 及其子类的对象才能被 throw 抛出、被 catch 捕获。

Throwable 底下分成两大阵营：Error 和 Exception。这两个分支的性质完全不同。

Error：别管，管不了

Error 代表 JVM 层面的严重故障，属于「程序自己修不好」的那一类。

• OutOfMemoryError：内存耗尽
• StackOverflowError：栈溢出，通常是无限递归导致的
• NoClassDefFoundError：运行时找不到某个类文件

碰上 Error，正确姿势是让程序挂掉，然后去查是内存配置不够，还是代码写出了死循环。在业务代码里捕获 Error 几乎没有意义，捕获了也无力回天。

Exception：这才是你要处理的

Exception 代表程序运行中可预期、可处理的错误，这是我们平时打交道最多的分支。

Exception 内部又分两类，这个划分直接决定了编译器怎么对待你的代码：

1. RuntimeException 及其子类
2. 其余所有 Exception 子类，比如 IOException、SQLException

受检异常：编译器盯着你

第二类（非 RuntimeException）叫受检异常（Checked Exception）。

「受检」的意思是——编译器会检查。只要一个方法可能抛出受检异常，调用它的代码就必须做出选择：要么当场 try...catch 捕获，要么在自己的方法签名上写 throws 继续往外扔。

两样都不做？编译不通过。

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;

public class CheckedDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // Files.readString 声明了 throws IOException，必须处理
        try {
            String content = Files.readString(Path.of("demo.txt"));
            System.out.println(content);
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("读文件失败：" + e.getMessage());
        }
    }
}
```bash

如果把 `try...catch` 去掉，编译器会直接报错：`unreported exception IOException; must be caught or declared to be thrown`。

这套强制机制的用意很实在：**文件可能不存在、网络可能断，这些是客观事实，你不能假装看不见**。

常见的受检异常有 `IOException`、`FileNotFoundException`、`SQLException`、`ClassNotFoundException`、`InterruptedException`。

## 非受检异常：编译器不管

`RuntimeException` 及其子类，还有整个 `Error` 分支，都属于**非受检异常**（Unchecked Exception）。

编译器完全不管它们。你既不用捕获，也不用声明，代码照样能编译通过。

```java
public class UncheckedDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[3];
        // 编译没有任何提示，运行时才炸
        System.out.println(arr[5]); // ArrayIndexOutOfBoundsException
    }
}

为什么放它们一马？因为这类异常基本都是代码逻辑写错了。

数组越界，说明你的下标计算有 bug。空指针，说明你没判断对象是否为 null。参数非法，说明调用方传错了值。

这些问题的正解是改代码，不是加 try...catch 遮丑。编译器要是逼你在每次数组访问、每次方法调用外面都套一层 try，代码就没法看了。

常见的非受检异常：

异常类	触发场景
NullPointerException	对 null 调用方法或访问字段
ArrayIndexOutOfBoundsException	数组下标越界
IndexOutOfBoundsException	集合/字符串索引越界
ClassCastException	强制类型转换失败
IllegalArgumentException	方法收到不合法的参数
NumberFormatException	字符串转数字失败（IllegalArgumentException 的子类）
ArithmeticException	整数除以零

一张判定表

新手最容易混的就是这几个概念的关系。用一张表理清楚：

类型	编译器强制处理	典型代表	该怎么办
Error	否	OutOfMemoryError	让它崩，去查环境或配置
RuntimeException	否	NullPointerException	改代码修 bug
其他 Exception	是	IOException	捕获处理或声明抛出

判定口诀：看是不是 RuntimeException 的后代。是，编译器放行；不是（且属于 Exception 分支），编译器强制你表态。

Throwable 的常用方法

不管哪种异常，都继承了 Throwable 的这几个方法，用得非常频繁：

public class ThrowableMethodDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Integer.parseInt("hello");
        } catch (NumberFormatException e) {
            // 错误描述文本
            System.out.println(e.getMessage());
            // 类名 + 消息
            System.out.println(e.toString());
            // 打印完整调用栈到标准错误流
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```java

运行输出大致是这样：

```text
For input string: "hello"
java.lang.NumberFormatException: For input string: "hello"
java.lang.NumberFormatException: For input string: "hello"
    at java.base/java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:67)
    at java.base/java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:665)
    at java.base/java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:781)
    at ThrowableMethodDemo.main(ThrowableMethodDemo.java:4)

printStackTrace() 打印的调用栈从下往上读，最下面是 main 方法，最上面是真正抛异常的那一行。定位 bug 时，先看最上面属于你自己代码的那一行。

小结

Java 用异常对象代替错误码，让错误自带类型信息，还能跨越多层调用向上传播。

Throwable 是根，往下分 Error（严重故障，别管）和 Exception（可处理错误，重点关注）。

Exception 里，RuntimeException 分支属于非受检异常，编译器不管，出现了就去改代码；其余分支属于受检异常，编译器强制你捕获或声明。

判断一个异常归哪类，只需要问一句：它是 RuntimeException 的子类吗。