Java 从零到精通

简体中文

English

简体中文

English

Appearance

异常处理 ​

学习目标 ​

  • 理解异常表示程序无法按当前路径继续执行。
  • 使用 throw 主动报告非法输入或业务失败。
  • 使用 try/catch 在合适边界处理预期失败。
  • 编写自定义异常表达业务语义。
  • 编写测试覆盖成功路径、异常路径和失败后状态。

前置知识 ​

已完成接口，能够阅读构造器校验、业务方法、接口引用和测试断言。

为什么需要异常 ​

前面课程已经多次使用 IllegalArgumentException 拒绝无效参数。异常的作用是：当方法无法完成承诺时，立刻中断当前执行路径，并把失败原因交给调用者。

课程报名就是一个典型场景：

  • 课程不能为空。
  • 容量必须大于 0。
  • 学员姓名不能为空。
  • 名额满了以后，不能继续报名。

前三类是调用者给了非法参数，适合抛 IllegalArgumentException。名额满了是业务失败，适合用一个更具体的异常表达。

自定义异常 ​

自定义异常可以让失败原因更贴近业务语言：

java
public class EnrollmentException extends RuntimeException {

    public EnrollmentException(String message) {
        super(message);
    }
}

这里继承 RuntimeException，表示调用者可以选择捕获，也可以让异常继续向外传播。初学阶段先把重点放在“哪里抛、哪里处理、测试如何覆盖”。

抛出异常 ​

EnrollmentService 在构造器里校验基础状态：

java
public EnrollmentService(CourseLesson lesson, int capacity) {
    if (lesson == null) {
        throw new IllegalArgumentException("lesson must not be null");
    }
    if (capacity <= 0) {
        throw new IllegalArgumentException("capacity must be positive");
    }
    this.lesson = lesson;
    this.capacity = capacity;
}

报名时先校验姓名，再检查容量：

java
private String enrollAndReturnName(String studentName) {
    String normalizedName = normalizeStudentName(studentName);
    if (enrolledCount >= capacity) {
        throw new EnrollmentException("course is full: " + lesson.getTitle());
    }
    enrolledCount++;
    return normalizedName;
}

注意顺序：只有所有校验通过，才修改 enrolledCount。这样异常发生后，对象不会进入半更新状态。

捕获异常 ​

不是每个方法都应该捕获异常。enroll 直接抛出异常，让调用者知道报名失败：

java
public void enroll(String studentName) {
    enrollAndReturnName(studentName);
}

如果某个边界需要把失败转换成提示文本，可以在这里捕获：

java
public String tryEnroll(String studentName) {
    try {
        String normalizedName = enrollAndReturnName(studentName);
        return normalizedName + " enrolled in " + lesson.getTitle();
    } catch (IllegalArgumentException | EnrollmentException exception) {
        return "Enrollment failed: " + exception.getMessage();
    }
}

这里的 catch 只处理预期失败：非法输入和名额已满。它不会吞掉所有异常，也不会假装报名成功。

测试异常路径 ​

JUnit 5 使用 assertThrows 验证异常：

java
EnrollmentException exception = assertThrows(EnrollmentException.class,
        () -> service.enroll("Grace"));

assertEquals("course is full: 异常处理", exception.getMessage());
assertEquals(1, service.getEnrolledCount());

最后一行很重要：它确认失败后报名人数没有增加。异常测试不只看“有没有抛”，还要看对象状态是否仍然正确。

可运行代码 ​

使用 Java 21 运行对应测试：

bash
mvn -B -pl examples/java-core -am test
mvn -B -pl exercises/object-oriented/starter -am compile
mvn -B -pl exercises/object-oriented/solution -am test

常见错误与调试提示 ​

  • 用返回值 null 表示所有失败：调用者很难知道失败原因。
  • 到处写 try/catch：捕获异常的位置应该真的知道如何处理失败。
  • 捕获 Exception 后什么都不做：这会隐藏问题，让后续错误更难定位。
  • 修改状态后再抛异常：对象可能留下半更新状态。
  • 测试只验证异常类型，不验证消息和状态：边界行为仍可能有漏洞。

调试异常时，在 throw 所在行打断点，观察异常抛出前对象状态；也可以在 catch 块打断点，确认捕获的是预期异常。

最佳实践及适用边界 ​

  • 参数无效时使用 IllegalArgumentException，业务失败可以使用更具体的自定义异常。
  • 先校验，再修改对象状态。
  • 只在能恢复、转换或记录失败的边界捕获异常。
  • 不要把异常当作普通流程控制工具；能用简单判断表达的分支，不必强行抛异常。
  • 测试异常路径时，同时验证异常消息和对象状态。

分级练习 ​

  • 基础：补全 EnrollmentService 的构造器和学员姓名校验。
  • 进阶：实现容量检查，满员时抛出 EnrollmentException。
  • 挑战：实现 tryEnroll，把预期异常转换成稳定提示，并测试失败后报名人数不变。

面试与复习题 ​

  1. 异常和普通返回值分别适合表达什么情况？
  2. throw 会如何影响当前方法的执行？
  3. 为什么构造器里也常见参数校验？
  4. 自定义异常有什么价值？
  5. 为什么不建议捕获所有 Exception 后忽略？
  6. 异常发生前后，为什么要关注对象状态？
  7. try/catch 应该放在什么样的代码边界？
  8. 你会如何测试一个业务异常？

本章总结 ​

异常用于表达方法无法按约定完成的失败。好的异常处理会在对象内部及时拒绝非法状态，在业务边界清晰处理预期失败，并通过测试确认失败不会破坏对象状态。

下一步 ​

上一章：接口

下一章：集合

继续查看：学习路线