Java异常介绍及Spring Boot统一异常处理

1. 异常介绍

Java异常处理是Java编程语言中用于处理程序运行时出现的异常情况的一种机制。异常情况指的是程序运行过程中出现的非正常情况，比如除以零、数组越界、空指针访问等。Java异常处理机制可以帮助程序员更好地管理这些异常情况，保证程序的稳定性和可靠性。

Java异常处理主要通过try-catch语句块来实现。try语句块中包含可能会抛出异常的代码，而catch语句块用于捕获并处理try语句块中抛出的异常。如果try语句块中的代码出现异常，程序会立即跳转到相应的catch语句块中执行异常处理代码。

除了try-catch语句块外，Java还提供了finally语句块，用于在try和catch语句块执行完毕后执行一些必要的清理工作，比如关闭文件、释放资源等。无论是否出现异常，finally语句块中的代码都会被执行。

2. 异常处理

Java中的异常处理主要涉及以下几个方面：

1. 异常类型：Java中的异常分为两种类型：检查型异常（Checked Exceptions）和非检查型异常（Unchecked Exceptions）。检查型异常通常是在编译时必须处理的异常，例如文件I/O操作可能抛出的IOException。非检查型异常（通常是运行时异常）是在运行时才可能出现的异常，例如NullPointerException。
2. 捕获和处理异常：Java使用try-catch语句来捕获和处理异常。try块包含可能会抛出异常的代码，而catch块包含处理这些异常的代码。例如：

try {  
    // 可能会抛出异常的代码  
} catch (IOException e) {  
    // 处理IOException的代码  
}

如果try块中的代码抛出一个IOException，那么程序会跳转到相应的catch块来处理这个异常。

3. 声明和抛出异常：在方法签名中，可以使用关键字throws来声明该方法可能会抛出的异常。例如：

public void readFile(String filename) throws IOException {  
    // 可能会抛出IOException的代码  
}

当一个方法可能抛出一个被声明的异常时，调用该方法的代码必须处理这个异常，或者它可以选择再次声明该异常（如果它自己也可能抛出该异常）。

4. finally块：不论是否发生异常，finally块中的代码总是会被执行。这对于清理资源（如关闭文件或数据库连接）非常有用。例如：

try {  
    // 可能会抛出异常的代码  
} catch (IOException e) {  
    // 处理IOException的代码  
} finally {  
    // 清理资源的代码  
}

5. 使用try-with-resources：从Java 7开始，可以使用try-with-resources语句自动关闭实现了AutoCloseable接口的资源。例如：

try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("file.txt"))) {  
    // 使用BufferedReader的代码  
} catch (IOException e) {  
    // 处理IOException的代码  
}

在这个例子中，无论是否发生异常，BufferedReader都会在退出try块时自动关闭。

6. 自定义异常类：Java允许你创建自己的异常类，以表示特定于你的应用程序的错误条件。自定义异常类通常继承自Exception或其子类。例如：

class MyCustomException extends Exception {  
    public MyCustomException(String message) {  
        super(message);  
    }  
}

然后你可以像使用其他异常一样使用你的自定义异常类：

throw new MyCustomException("This is a custom exception");

或者在方法声明中使用它：

public void myMethod() throws MyCustomException {  
    // 可能会抛出MyCustomException的代码  
}

3. Spring Boot统一异常处理

Spring Boot 提供了强大的异常处理机制，可以帮助开发者统一处理应用中可能出现的异常。这种机制尤其在构建RESTful API时非常有用，因为它能够为客户端提供一个一致的错误响应格式。

以下是关于如何在 Spring Boot 中实现统一异常处理的详细介绍：

1. 自定义异常类：

首先，你需要创建一个或多个自定义异常类，这些类应该继承自 Spring 的 Exception 或其子类（如 RuntimeException）。例如：

public class CustomException extends RuntimeException {  
    private int status;  
    private String message;  
  
    public CustomException(int status, String message) {  
        super(message);  
        this.status = status;  
        this.message = message;  
    }  
  
    public int getStatus() {  
        return status;  
    }  
  
    public String getMessage() {  
        return message;  
    }  
}

2. 异常处理器：

创建一个 @ControllerAdvice 类来处理全局的异常。在这个类中，你可以使用 @ExceptionHandler 注解来指定哪些异常应该由该处理器处理。例如：

@ControllerAdvice  
public class GlobalExceptionHandler {  
  
    @ExceptionHandler(CustomException.class)  
    public ResponseEntity<Object> handleCustomException(CustomException ex) {  
        return new ResponseEntity<>(HttpStatus.valueOf(ex.getStatus()));  
    }  
}

在上面的例子中，当 CustomException 被抛出时，handleCustomException 方法会被调用，并返回一个带有适当 HTTP 状态码的 ResponseEntity。

3. 使用 @ResponseStatus 注解：

对于某些特定的异常，你可能想直接在异常类上使用 @ResponseStatus 注解，这样就不需要在处理器中返回 ResponseEntity。例如：

@ResponseStatus(HttpStatus.BAD_REQUEST)  
public class BadRequestException extends RuntimeException {  
    private static final long serialVersionUID = 1L;  
}

4. 全局异常处理：

如果你想处理所有未被特定处理器捕获的异常，你可以在 GlobalExceptionHandler 类中添加一个额外的处理器：

@ExceptionHandler(value = Exception.class)  
public ResponseEntity<Object> handleAllExceptions(Exception ex) {  
    return new ResponseEntity<>(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR);  
}

5. REST API 的响应体：

当返回一个响应体时，通常建议包含一些额外的信息，如错误消息、堆栈跟踪或任何其他有关错误的详细信息。你可以根据需要自定义这些信息。例如：

@ExceptionHandler(CustomException.class)  
public ResponseEntity<Object> handleCustomException(CustomException ex) {  
    return new ResponseEntity<>(new ErrorDetails(ex), HttpStatus.valueOf(ex.getStatus()));  
}

其中 ErrorDetails 是一个简单的 POJO，包含错误详情。

6. 自定义 HTTP 状态码：

• 对于Spring Boot 2.x版本，你可以使用 HttpStatus.Series 来指定一个系列，如 Series.CLIENT_ERROR 或 Series.SERVER_ERROR。这允许你为异常定义更具体的 HTTP 状态码系列。例如： @ResponseStatus(value = HttpStatus.BAD_REQUEST, series = HttpStatus.Series.CLIENT_ERROR)*。 对于Spring Boot 1.x版本，你只能使用预定义的HTTP状态码（如 HttpStatus.BAD_REQUEST）。7. 在 Controller 层使用 @ExceptionHandler：你也可以在 Controller 层为特定的方法或请求路径添加 @ExceptionHandler。这允许你为特定的异常或错误条件提供定制的响应。例如： @ExceptionHandler(value = CustomException.class)。总之，通过上述方式，你可以在 Spring Boot 应用中实现统一且可扩展的异常处理机制。这有助于提高应用的健壮性、可维护性和用户体验。