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参考：《Java核心技术卷一》
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一、异常分类
在Java程序设计语言中，异常对象都是派生于Throwable类的一个实例。如果Java内置的异常类不能满足需求，用户也可以创建自定义的异常类，这个自定义异常类也派生于Throwable类。
图1-1 Java异常层次结构
1、错误（Error）、运行时异常（RuntimeException）和其他异常
图1-1是一个简化的Java异常层次结构。从图中可以看出，所有的异常都是由Throwable继承而来，但在下一层立即分解为两个分支：Error 和 Exception。
Error类层次结构描述了Java运行时系统的内部错误或资源耗尽错误，一般表示故障发生于虚拟机自身、或者发生在虚拟机试图执行应用时，如Java虚拟机运行错误（Virtual Machine Error）、类定义错误（NoClassDefFoundError）等。应用程序不应该抛出这种类型的错误对象。如果出现了这样的内部错误，除了通告给用户，并尽力使程序安全地终止之外，再也无能为力了。这种情况一般较少出现。
在设计Java程序时，需要关注Exception层次结构。这个层次结构又可分解为两个分支：一个分支派生于RuntimeException；另一个分支包含其他异常（即非RuntimeException）。划分这两个分支的规则是：由程序错误导致的异常属于RuntimeException；而程序本身没有问题，但由于像I/O错误这类程序不可控的问题导致的异常属于其他异常。
具体来说，派生于RuntimeException的异常包含下面几种情况：
- 错误的类型转换（ClassCastException）；
- 数组访问越界（ArrayIndexOutOfBoundsException）；
- 访问的对象是null（NullPointerException）。
可以说，“如果出现RuntimeException异常，那么一定是你写的程序出现了问题”，你应该检查你的程序来解决RuntimeException异常。比如我们应该通过检测数组下标是否越界来避免ArrayIndexOutOfBoundsException异常；应该通过在使用变量之前检测是否为null来杜绝NullPointerException异常的发生。
不是派生于RuntimeException的异常包括：
- 试图在文件尾部后面读取数据（EOFException）；
- 试图打开一个不存在的文件（FileNotFoundException）；
- 试图根据给定的字符串查找对象，而这个字符串所表示的类并不存在（ClassNotFoundException）。
那么如何处理非运行时异常呢？比如应该如何处理不存在的文件？难道不能先检查文件是否存在再打开吗？确实是可以这样，但是这个文件可能在你检查完要读取前被删除了，因此，“是否存在”取决于环境，而不是取决于你的代码。
注意：上面所涉及的所有问题都是发生在程序运行时的，并不是只有RuntimeException异常才发生在程序运行时，不要被这个命名混淆了。
2、受检异常和非受检异常
除了上述异常类别，异常还可以分为受检异常和非受检异常。一般来说，派生于 Error类或 RuntimeException类的所有异常称为非受检异常；其他的所有异常称为受检异常。编译器将检查是否为所有的受检异常提供了异常处理器，也就是说，若某处代码可能出现受检异常，那么必须使用try/catch语句块捕获，或者使用throws语句进行声明。
注意，一个方法必须声明或者捕获所有可能抛出的受检异常，而非受检异常要么不可控制（Error类），要么就应该避免出现（RuntimeException）。如果方法没有声明或捕获可能发生的受检异常，编译器会发出一个错误消息。
二、声明受检异常
如果遇到了无法处理的情况，那么Java方法可以抛出一个异常。这个道理很简单：一个方法不仅需要告诉编译器将要返回什么值，还要告诉编译器有可能发生什么错误。例如，一段读取文件的代码知道有可能读取的文件不存在，或者内容为空，因此，试图处理文件信息的代码就需要通知编译器可能会抛出IOException类的异常。
方法应该在其首部声明所有可能抛出的受检异常，具体的声明方式是通过throws语句，例如：
public static void main(String[] args) throws IOException{ ...} 如果一个方法有可能抛出多个受检异常类型，那么就必须在方法首部列出所有可能的异常类，每个异常类之间用逗号隔开，例如：
public static void main(String[] args) throws IOException, EOFException { ...} 但是，方法首部不需要声明Error类错误，因为任何程序代码都具有抛出那些异常的潜能，而我们对其没有任何控制能力；同样，也不应该声明RuntimeException类异常，因为这些异常完全可以在我们控制之下避免，我们应该将更多的心思花费在修正程序中的这些错误代码，而不是用于声明这些错误发生的可能性上。
当然，第二部分提到了，除了声明异常之外，还可以捕获异常，这样就会使得异常不被抛到方法之外，也就不需要throws规范了。
警告：如果在子类中覆盖了父类的一个方法，子类方法中声明的受检异常不能比父类方法中声明的异常更通用（也就是说，子类方法中可以抛出更特定的异常，或者根本不抛出异常）。特别需要说明的是，如果父类方法没有抛出任何受检异常，则子类也不能抛出任何异常。
三、抛出异常
假设在程序代码中发生了一些糟糕的事情，例如，一个名为readData的方法正在读取一个首部具有下列信息的文件：
Content-length：1024
然而，读到733个字符之后文件就结束了，我们认为这是一种不正常的情况，希望抛出一个异常，如何进行抛出异常的操作呢？
首先要决定应该抛出什么类型的异常。在上述例子中，将异常归结为IOException是一种很好的选择。阅读Java API文档可以发现：EOFException异常描述的是“在输入过程中，遇到了一个未预期的EOF后的信号”。所以，这正是我们要抛出的异常，需要用throw关键字来抛出这个异常，具体形式有两种：
throw new EOFException();
或
EOFException e = new EOFException();throw e;
综上，可以看出，抛出一个异常的过程主要有三步：
- 找到一个合适的异常类；
- 创建这个类的一个实例对象；
- 利用throw关键字将这个对象抛出。
一旦方法抛出了异常 ，这个方法就不可能返回到调用者。也就是说，不必为返回的默认值或错误代码担忧。
四、捕获异常
上面介绍了抛出异常，这个过程十分简单，只要将其抛出就不用理睬了。但是，如果某个异常发生的时候没有在任何地方进行捕获，那程序就会终止执行，并在控制台上打印出异常信息，包括异常的类型和堆栈的内容，所以有时候就需要捕获异常，避免程序终止。
try/catch语句块
要想捕获一个异常，必须设置 try/catch语句块。最简单的 try/catch语句块如下所示：
try{ code; more code; more code;}catch(ExceptionType e){ handler for this type;} 如果在try语句块中的任何代码抛出了一个在catch子句中说明的异常类，那么
1）程序将跳过try语句块中的剩余代码；
2）程序将执行catch子句中的处理器代码。
如果方法中的任何代码抛出了一个在catch子句中没有声明的异常类型，那么这个方法就会立刻退出。
捕获多个异常
在一个try语句块中可以捕获多个异常类型，并对不同类型的异常做出不同的处理。如下例所示，可以按照这种方式为每个异常类型使用一个单独的catch子句：
try{ code that might throw exceptions;}catch(FileNotFoundException e){ emergency action for missing files;}catch(UnknownHostException e){ emergency action for unknown hosts;}catch(IOException e){ emergency action for all other I/O problems;} finally子句
当代码抛出一个异常时，就会终止方法中剩余代码的处理，并退出这个方法的执行。如果方法获得了一些本地资源，并且只有这个方法自己知道，又如果这些资源在退出方法之前必须被回收，那么就会产生资源回收问题。一种解决方案是捕获并重新抛出所有的异常，但这种方案比较繁琐，因为需要在两个地方清除所分配的资源，一个在正常的代码中，另一个在异常代码中。因此，Java提供了一种更好的解决方案，那就是finally子句。不管是否有异常被捕获，finally子句中的代码都将被执行。比如读取文件结束后，需要恰当地关闭一个文件；比如使用Java编写数据库程序 ，也需要使用同样的技术关闭与数据库的连接。下面示例中，程序将在所有情况下关闭文件：
FileInputStream fis = new FileInputStream("...");try{ //1 code that might throw exceptions; //2}catch (IOException e){ //3 show error messages; //4}finally { //5 fis.close();}//6 在上面这段代码中，程序的执行情况如下：
1）代码没有抛出异常。这种情况下，程序首先执行try语句块中的全部代码，然后执行finally子句中的代码，随后继续执行try语句块之后的第一条语句。也就是说，执行标注的1、2、5、6处。
2）代码抛出一个在catch子句中捕获的异常，上面示例中就是IOException异常。这种情况下，程序将按序执行try语句块中的代码，直到发生异常为止。发生异常后，程序将跳过try语句块中的剩余代码，转去执行与该异常匹配的catch子句中的代码，最后执行finally子句中的代码。如果catch子句没有抛出异常，那么程序将执行try语句块之后的第一条语句，也就是执行标注的1、3、4、5、6；如果catch子句抛出了一个异常，那么异常将会被抛回这个方法的调用者，也就是说，执行标注1、3、5处的语句。
3）代码抛出了一个异常，但这个异常不是由catch子句捕获的，这种情况下，程序将按序执行try语句块中的代码，直到有异常被抛出为止。异常发生后，程序将跳过try语句块中的剩余代码，然后执行finally子句中的语句，并将异常抛给这个方法的调用者。也就是说，执行标注1、5处的语句。
注意，try语句可以只有finally子句而没有catch子句，不管try语句中是否遇到异常，正常情况下，finally子句中的语句都会被执行。不过，也有一些情况下，finally子句不会执行：
- 在 try 或 finally块中用了 System.exit(int)退出程序。但是，如果 System.exit(int) 在异常语句之后，finally 还是会被执行；
- 程序所在的线程死亡；
- CPU被关闭了。
这里还有一个要注意的点：当try语句块中包含return语句的返回值情况。假设利用return语句从try语句块中退出，在方法返回前，finally子句中的内容将会被执行；如果finally子句中也有return语句，这个return语句的返回值将会覆盖try语句块中的返回值。下面以例子来说明：
public static int f(int n){ try{ int r = n * n; return r; }finally { if(n == 2){ return 0; } }} 如果调用f(2)，那么try语句块的计算结果为4，并执行return语句。然而，在方法真正返回前，还要执行finally子句，finally子句使得方法返回0，这个返回值覆盖了原先的返回值4。
五、带资源的try语句（try-with-resources）来代替 try-catch-finally
《Effecitve Java》中明确指出：
“面对必须要关闭的资源，我们总是应该优先使用 try-with-resources 而不是try-finally。随之产生的代码更简短、更清晰，产生的异常对我们也更有用。try-with-resources语句让我们更容易编写必须要关闭的资源的代码，若采用try-finally则几乎做不到这点。”
假设某个资源属于一个实现了AutoCloseable接口或Closeable接口的类，Java7为这种资源的关闭提供了一种新的、便捷的方式。在这之前，Java 中类似于InputStream、OutputStream 、Scanner 、PrintWriter等的资源都需要我们调用close()方法来手动关闭，一般情况下我们都是通过try-catch-finally语句来实现这个需求。但是Java7提供的try-with-resources方法的最简形式为：
try(Resources res = ...){ work with res} try块退出时，会自动调用res.close()来关闭res资源。
举一个具体的例子：
//读取文本文件的内容Scanner scanner = null;try { scanner = new Scanner(new File("D://read.txt")); while (scanner.hasNext()) { System.out.println(scanner.nextLine()); }} catch (FileNotFoundException e) { e.printStackTrace();} finally { if (scanner != null) { scanner.close(); }} 使用 Java 7 之后的 try-with-resources 语句改造上面的代码：
try (Scanner scanner = new Scanner(new File("test.txt"))) { while (scanner.hasNext()) { System.out.println(scanner.nextLine()); }} catch (FileNotFoundException fnfe) { fnfe.printStackTrace();} 这个块正常退出时或者存在一个异常时，都会自动调用scanner.close()方法，就好像使用了finally块一样。
此外， try-with-resources还可以自动关闭多个资源，只要通过使用分号分隔，可以在 try-with-resources块中声明多个资源，比如：
try (BufferedInputStream bin = new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File("test.txt"))); BufferedOutputStream bout = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(new File("out.txt")))) { int b; while ((b = bin.read()) != -1) { bout.write(b); }}catch (IOException e) { e.printStackTrace();} 因此，当代码涉及到需要关闭资源时，应该优先使用 try-with-resources方式。
六、自定义异常类
在程序中，可能会遇到任何标准异常类都不能充分描述清楚的问题，这种情况下，创建一个自定义异常类就是一件顺理成章的事了。我们需要做的只是定义一个派生于Exception的类或者派生于Exception子类的类。习惯上，定义的类应该包含两个构造器，一个是默认的构造器，另一个是带有详细描述信息的构造器（一般通过超类Throwable的toString()方法打印详细信息）。
下面定义一个继承IOException类的自定义异常类：
class FileFormatException extends IOException{ public FileFormatException(){ } public FileFormatException(String gripe){ super(gripe); }} 定义完之后，就可以抛出自己定义的异常类了。
七、Java中的常见异常
1、Error类及其子类（非受检异常）
| 序号 | 异常名称 | 异常解释 | 异常出现可能原因 |
| 1 | OutOfMemoryError | 内存溢出 | |
| 2 | StackOverflowError | 栈溢出 | 请求栈的深度超过虚拟机栈所允许的最大深度 |
| 3 | NoClassDefFoundError | 运行时加载类出错 | 一般发生在运行时需要加载对应的类不成功，其具体介绍以及和ClassNotFoundException的区别可以参考 和 |
| 序号 | 异常名称 | 异常解释 | 异常出现可能原因 |
| 1 | ArrayIndexOutOfBoundsException | 数组索引越界异常 | 当对数组的索引值为负数或大于等于数组大小时抛出。 |
| 2 | NullPointerException | 空指针异常 | 当试图在要求使用对象的地方使用了null时，抛出该异常。如：调用null对象的实例方法、访问null对象的属性、计算null对象的长度、使用throw语句抛出null等等。 |
| 3 | NumberFormatException | 数据类型转换异常 | 当要将字符串类型的数据转化为数字类型的数据时，字符串没有使用恰当的格式。 |
| 4 | ClassCastException | 类型转换异常 | 通常是进行强制类型转换时候出现的异常。详细介绍可参考 |
| 5 | ArithmeticException | 算术条件异常 | 一般发生在算术运算过程中，比如整数除以0等。 |
| 6 | IllegalArgumentException | 参数错误异常 | 一般发生在向方法传递了一个不合法或不正确的参数时 |
（1）IOException及其子类下属异常：
| 序号 | 异常名称 | 异常解释 | 异常出现可能原因 |
| 1 | IOException | 操作输入流和输出流时可能出现的异常 | |
| 2 | EOFException | 文件读取异常 | 当读取文件时实际上已经读到文件尾了，但是程序不知道，还在继续读，此时会抛出这个异常。详细介绍可参考 |
| 3 | FileNotFoundException | 文件未找到异常 | 当定位要读取的文件时可能会抛出这个异常，一般可以分为两种原因：（1）系统找不到指定的文件；（2）拒绝访问。具体可参考 |
| 序号 | 异常名称 | 异常解释 | 异常出现可能原因 |
| 1 | ClassNotFoundException | 操作输入流和输出流时可能出现的异常 | 一般发生在编译期应用程序试图加载相应的类时，找不到对应的类。 |
下面是一个Java异常的大致结构体系，供参考：
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