异常处理：异常体系、try/catch/finally、throw/throws 与自定义异常

课件来源：《第5章异常.pptx》。本文逐项覆盖课件目录，并依据 Java SE 26、JDK 25 LTS 及相关官方文档补充现代工程实践。

异常用于沿调用栈传播“当前操作没有按契约完成”的信息。正确的异常设计要保留原因、区分可恢复性并保证资源释放。

1. 学习目标

区分 Error、受检异常与运行时异常。
正确使用捕获、重新抛出、异常链和 try-with-resources。
设计有业务语义的自定义异常和稳定错误边界。
避免吞异常、过度捕获和 finally 覆盖异常。

2. 知识结构

flowchart TD A["调用操作"] --> B{"成功?"} B -->|是| C["返回结果"] B -->|否| D["抛出异常"] D --> E{"当前层能处理?"} E -->|是| F["恢复 / 转换 / 补充上下文"] E -->|否| G["沿调用栈传播"] F --> H["统一错误边界"] G --> H

3. 逐项详解

1. Throwable 体系

Throwable 分为 Error 与 Exception。Error 通常表示 JVM 或环境级严重问题；RuntimeException 及其子类为非受检异常；其他 Exception 多为受检异常，编译器要求捕获或声明。

工程理解： 是否受检不能简单等同于是否可恢复；API 应根据调用者能否采取有意义行动决定异常契约。

常见误区： 捕获 Throwable 或 Error 后继续运行，隐藏内存耗尽等严重状态。

2. 运行时异常与受检异常

空引用、非法参数、越界和非法状态常用 RuntimeException 表示编程或契约错误；文件、网络等外部失败常以受检异常提示调用者处理。

工程理解： 在系统边界把底层异常转换为领域异常或稳定错误响应，同时保留 cause。

常见误区： 所有异常一律包装为 RuntimeException，导致调用者失去语义和恢复策略。

3. try/catch 与匹配顺序

catch 按从上到下匹配第一个兼容类型；子类必须放在父类之前。multi-catch 可用 catch (A | B e) 合并相同处理。

工程理解： 只捕获当前层真正能处理、补充上下文或转换的异常；否则让其继续传播。

常见误区： 写空 catch，或只打印堆栈后把失败当成功返回。

4. finally 的保证与限制

finally 通常在 try/catch 退出前执行，但进程被强制终止等情况例外。finally 中 return 或再次抛出会覆盖原始返回值/异常。

工程理解： 资源释放优先 try-with-resources，finally 只处理无法实现 AutoCloseable 的局部清理。

常见误区： 在 finally 中 return，导致真正异常丢失。

5. throw 与 throws

throw 抛出具体 Throwable 对象；throws 声明方法可能传播的受检异常。重写方法不能扩大父方法声明的受检异常范围。

工程理解： 异常消息包含操作、关键标识和边界上下文，但去除密码、令牌和个人敏感数据。

常见误区： 抛出过于宽泛的 Exception，迫使每个调用者做无意义捕获。

6. 异常链与 suppressed exceptions

包装异常时使用构造器传入 cause。try-with-resources 若主体和 close 同时失败，主体异常为主，close 异常记录在 getSuppressed()。

工程理解： 日志记录一次完整异常链；上层增加业务上下文，下层保留技术原因。

常见误区： 只保留 e.getMessage() 而丢失堆栈和 cause。

7. 自定义异常

自定义异常应表达稳定业务类别，例如 InsufficientBalanceException，并携带可诊断但安全的数据。需要强制调用者处理时继承 Exception，否则继承 RuntimeException。

工程理解： 异常类型与 API 错误码分层：内部异常不直接暴露实现细节，外部响应保持可版本化。

常见误区： 为每个微小失败创建层层异常类型，或把 HTTP 状态码硬编码进领域异常。

8. 资源管理

实现 AutoCloseable 的资源可在 try-with-resources 中声明，并按声明逆序关闭。Java 9 起可引用已经 effectively final 的外部资源变量。

工程理解： 数据库连接、流、Socket、压缩包和文件系统句柄都必须有明确所有权和关闭点。

常见误区： 依赖 GC 关闭文件或连接，最终导致句柄和连接池耗尽。

3.9 try-with-resources 与异常链

java
try (var reader = Files.newBufferedReader(path, StandardCharsets.UTF_8)) {
    return reader.readLine();
} catch (IOException e) {
    throw new ConfigurationLoadException("读取配置失败: " + path, e);
}

4. 现代 Java 校准

资源关闭首选 try-with-resources。
不要使用 finalize() 作为异常兜底或资源清理机制。
虚拟线程中的异常仍遵循普通调用栈规则；并发任务需要显式汇总失败。
日志、HTTP 响应和领域异常属于三个不同层次，避免直接透传实现细节。

5. 实践任务

实现一个配置加载器，区分文件不存在、格式错误和业务校验失败。
构造主体异常与 close 异常同时发生的 AutoCloseable，观察 suppressed exception。
为 REST 接口设计统一错误响应并映射领域异常。

6. 掌握检查

能解释受检与非受检异常的设计取舍。
能保证异常链和原始堆栈得到保留。
能使用 try-with-resources 管理多个资源。
能指出吞异常和 finally-return 的后果。