Java常用異常整理
填坑，整理下Java的常用異常。正確使用異常在實際編碼中非常重要，但面試中的意義相對較小，因為對異常的理解和應用很難通過幾句話或幾行代碼考查出來，不過我們至少應答出三點：異常類的繼承關系、常用異常類、常用異常類的使用場景，下文將圍繞這三點介紹。
異常類的繼承關系
Java中，所有異常都繼承自Throwable類（一個完整可用的類）。整體上分為Error、Exception兩個大類，Exception大類又分為UncheckedException（繼承於RuntimeException）和CheckedException（繼承於Exception，但不繼承於RuntimeException）。
為了幫助理解，我在每個類別下都給出了兩個常用子類，如Error包括OutOfMemoryError、AssertionError等；UncheckedException包括NullPointerException、IllegalArgumentException；CheckedException包括IOException、InterruptedException。面試畫異常類的繼承關系時，要求能清楚的說明幾個類別並分類別舉幾個常用的異常類。
常用異常類
下面分類別擴充一下常用的異常類，字典序排序：
| 類別 | 常用異常類 |
|---|---|
| Error | AssertionError、OutOfMemoryError、StackOverflowError |
| UncheckedException | AlreadyBoundException、ClassCastException、ConcurrentModificationException、IllegalArgumentException、IllegalStateException、IndexOutOfBoundsException、JSONException、NullPointerException、SecurityException、UnsupportedOperationException |
| CheckedException | ClassNotFoundException、CloneNotSupportedException、FileAlreadyExistsException、FileNotFoundException、InterruptedException、IOException、SQLException、TimeoutException、UnknownHostException |
需要著重理解的是UncheckedException。
上述異常類都是很常見的，但其中幾個異常類設計的不好，需要註意：
- ConcurrentModificationException：實現“快速失敗”的機制，但實際上，“快速失敗”機制本身仍然無法保證並發環境下安全性，參考源碼|從源碼分析非線程安全集合類的不安全叠代器。因此，雖然該異常很常見，不要去依賴它。
- JSONException：常見於json字符串解析失敗的情況，但遮蔽了大量的失敗細節，往往很難根據該異常作出處理。如果項目中大量使用json，建議使用第三方的json解析庫，如gson等。
- UnsupportedOperationException：這是一種編碼上的惡性妥協，經常在抽象類的成員方法中被用戶主動拋出，表示該方法還未實現等，但由於是UncheckedException，運行期才能夠發現，完全無益於編碼期間的安全性。自己編碼時盡量不要使用。
- SQLException：與JSONException原因相似，但其遮蔽的失敗細節範圍更廣。同時，SQLException還是一個CheckedException，在不能解決問題的情況下，又使代碼變的臃腫不堪。建議同。如果做Java Web開發，熱門的ORM庫都能解決上述問題。
常用異常類的使用場景
常用異常還是有點多，下面分別講解上述三個類別的使用場景，並在每個類別中選一個例子進行講解。
Error
Error通常描述了系統級的錯誤，並且程序猿無法主動處理——當然，系統級錯誤也有可能由代碼間接導致，這不在我們的討論範圍內。發生系統級錯誤的時候，系統環境已經不健康了，因此，Error不強制捕獲或聲明，也就是不強制處理，一般情況下只需要把異常信息記錄下來（如果能記下當時的系統快照更好）。
OutOfMemoryError
當可用內存不足時，會由JVM拋出OutOfMemoryError。一般由三種原因導致：
- 堆設置過小，不滿足正常的內存需求
- 代碼中存在內存泄露，占用了大量內存而不能被回收
- 選擇的GC算法與某些極端的應用場景不匹配，內存碎片過多，沒有足夠大的連續空間分配給對象
JVM拋出OutOfMemoryError前，會嘗試進行一次Full GC，如果GC後可用內存還是不足，才會拋出OutOfMemoryError。因此，這時程序猿必然無法主動處理這一問題，只能等程序崩潰後再去查證原因。
查證OutOfMemoryError的技巧足以單開一篇文章了，本文不作深入。
UncheckedException
嚴格來說，Error也可以被劃歸UncheckedException，但我們更習慣用UncheckedException描述運行期發生，通常由於代碼問題直接引起的程序相關的錯誤，並且程序猿無法主動處理。註意區分，系統級錯誤都應該用Error描述。UncheckedException發生的大部分情況是代碼寫挫了，因此，UncheckedException也不強制捕獲或聲明，也就是不強制處理，一般情況下記下日誌即可。
不同的是，如果可能，要保證UncheckedException是可控的（在異常被動拋出前檢查並主動拋出）。
JSONException就是不可控的。
NullPointerException
NullPointerException是最常見的UncheckedException。如果在一個空指針上引用方法或變量等，則運行期會拋出NullPointerException。空指針讓程序變的不可控：如果任由空指針在程序運行期隨意傳遞、使用，我們將無法確定程序的行為，也無法確定捕獲NullPointerException時程序所處的狀態。
解決這一問題的方法很簡單：
- 盡早檢查並主動拋出異常
- 單獨、提前處理邊界條件
- 盡量不使用null表示狀態，特別是在集合中
前兩條原則通用於大部分UncheckedException，可參考String#toLowerCase()的例子。第三條原則需要在代碼的健壯與簡潔之間做出權衡，有限保證簡潔清晰，需要健壯再去健壯。
CheckedException
猴子對CheckedException的理解不到位，如果各位有更好的理解希望能交流一下。以下講猴子“不到位”的理解。
CheckedException描述了外部環境導致的不太嚴重的錯誤，程序猿應該主動處理。註意與系統級錯誤區分，系統級錯誤通常是不可恢復的。因此，CheckedException強制捕獲或聲明，程序猿必須處理。記錄日誌，包裝後再次拋出，在方法簽名中聲明，是三種最常見的做法。
同UncheckedException一樣，CheckedException也要保證是可控的。對CheckedException的可控性要求更高，不僅要主動檢查，還要在捕獲到異常時，作出合適的處理。
不過，猴子認為大量CheckedException的存在就是個錯誤。比如FileAlreadyExistsException，更應該由用戶主動檢查發現，而不應該依賴於異常。對於可以處理的異常，本質上相當於控制流問題，用異常去表達反而讓控制流變模糊。不過有時候猴子寫小項目，也會為了簡化代碼，直接將相關異常聲明在方法簽名中，並一路聲明幹到main方法。恩，everything is a trade-off。
IOException
產生IOException的原因非常多，但很多時候我們並不關心細節原因，因為文件系統是一個不太可控的因素，這時我們可以以IOException為粒度處理；某些需要關心細節的異常情況，則應使用IOException的子類，以分情況處理。
前面總結的FileAlreadyExistsException、FileNotFoundException、UnknownHostException等，都是IOException的子類。這三種異常恰好都是可以處理的。
挖坑，InterruptedException也相當重要，後面要專門寫一篇來整理。
總結
實際的編碼工作中，我們應正確的使用異常表達代碼設計，並盡可能使用JDK提供的異常類。JDK內置了非常多的異常類，我們只需要掌握一些常用的異常類，然後舉一反三。
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