在程序执行过程中，可能会出现需要特殊处理的情况。这些情况可能表示异常或错误条件、程序员未预料到的情况，甚至可能表示另一种执行流程。这些情况称为异常。

在 Java 中，异常由属于 Throwable 类或其某个子类的对象表示。理解异常层次结构对于了解程序可以抛出、捕获和处理哪些异常非常重要。

Throwable

Throwable 是 Java 异常层次结构的基类。该类的对象保存有关某个特定事件的信息，并允许将这些信息从异常发生的位置传递到负责处理异常的代码。

只有属于 Throwable 或其某个子类的对象，才能由 JVM 或程序员使用 throw 抛出。同样，catch 子句也只能捕获属于该层次结构的对象。

Throwable 的主要方法包括 getMessage()，它用于获取与异常关联的消息，以及 printStackTrace()，它用于显示直到异常发生位置的执行堆栈跟踪。

Throwable 类有两个直接子类：Exception 和 Error。

Throwable 层次结构

Error

Error 类表示应用程序通常无法恢复的严重条件。这些是程序执行过程中通常不应该发生的异常情况。

Error 的一些重要子类包括 AssertionError、IOError 和 VirtualMachineError。后者还包括 InternalError、OutOfMemoryError、StackOverflowError 和 UnknownError 等子类。

错误可以由 JVM 本身抛出，通常是操作系统或运行环境检测到某些条件的结果。程序员也可以显式地产生错误，例如使用 assert 或 throw。

Error 及其子类

Exception

Exception 类表示在某些情况下可以处理、并且应用程序可以从中恢复的异常。

它的子类包括 IOException、SQLException、ReflectiveOperationException、ClassNotFoundException 和 RuntimeException。

不是 RuntimeException 子类的 Exception 子类称为受检异常（checked exceptions）。编译器要求程序显式地处理这些异常。可以通过使用 catch 子句捕获异常，或者使用 throws 声明方法可能抛出该异常来实现。

Exception 及其子类

RuntimeException

在 Exception 的子类中，RuntimeException 尤为重要。它及其子类称为运行时异常（runtime exceptions）。

RuntimeException 及其子类属于非受检异常（unchecked exceptions）。编译器不要求使用 try/catch 显式处理它们，也不要求使用 throws 声明它们。

这种异常通常表示逻辑错误或程序使用不当。常见示例包括：

  • ClassCastException：无法进行显式类型转换时发生。
  • IllegalArgumentException：表示方法接收到被认为无效或不适当的参数。
  • IndexOutOfBoundsException：尝试访问索引结构中不存在的位置时发生。
  • NullPointerException：对 null 引用执行操作时发生。

可能抛出 RuntimeException 的方法不需要使用 throws 声明这种可能性。当然，也可以使用 try 和 catch 捕获并处理这些异常。

实际上，许多 RuntimeException 实例表示本来可以由程序自身避免的问题。当这种异常发生时，通常应该调查其原因并修复问题，而不是简单地捕获异常。

RuntimeException 及其子类

受检异常和非受检异常

Java 异常层次结构中的一个重要区别是受检异常和非受检异常。

Throwable 及其所有不是 RuntimeException 或 Error 子类的子类称为受检异常。RuntimeException 及其子类，以及 Error 及其子类，称为非受检异常。

受检异常必须由程序处理或显式声明。这意味着，当一个方法可能抛出受检异常时，必须通过 catch 子句处理该异常，或者在方法的 throws 子句中声明它。

另一方面，非受检异常不需要显式处理或声明。编译器不要求捕获或声明 RuntimeException、Error 或它们的子类。

简化后，该层次结构可以表示如下：

Throwable
├── Error
└── Exception
    └── RuntimeException

这种组织方式允许在层次结构的不同级别进行处理。例如，根据所需的行为，catch 子句可以捕获某个具体异常，也可以捕获它的某个超类。

理解这一层次结构是理解 Java 异常处理机制的基础，也是决定哪些异常应该处理、哪些应该传播，以及哪些表示需要在程序本身中修复的错误的基础。

本文改编自 Orientação a Objetos com Java 一书的内容，作者为 Eduardo Kessler Piveta。