程序运行出错时，Java 不会直接崩溃，而是抛出一个”异常对象”来描述到底发生了什么。本篇把异常体系和 File 类的文件操作这两块基础一次讲透，它们是后续 IO 学习的地基。

本篇目标

  • 看懂 Throwable / Error / Exception 的继承体系，分清受检异常与非受检异常
  • 掌握 try-catch-finally 的执行细节，避开 finally 中 return 的陷阱
  • 分清 throw 与 throws 的分工，会定义自己的业务异常
  • 用 File 类完成文件、目录的创建、判断、遍历和按名过滤

异常体系：一张继承图

Java 中所有”程序的问题”都继承自 Throwable，它有两个儿子：

  • Error：JVM 层面的严重问题，比如内存溢出（OutOfMemoryError）、栈溢出（StackOverflowError）。这类问题程序无能为力，只能听天由命，也没法用 catch 补救。
  • Exception：程序可以处理的异常。它又分两支：
    • RuntimeException 及其子类：非受检异常（运行时异常），如 NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException。编译器不强制处理，本质是代码逻辑写错了，正确做法是改代码而不是到处 catch。
    • 其余 Exception 子类：受检异常（编译期异常），如 IOException、ParseException。编译器强制要求处理，不处理编译直接不通过。

判断口诀：RuntimeException 家族是”程序员的锅”，其余受检异常是”环境的锅”。

JVM 默认如何处理异常

如果异常一路没人处理，最终会抛给 JVM。比如 int result = 10 / 0; 这行代码执行时，JVM 会创建 ArithmeticException 对象，里面装着异常名称、错误信息（/ by zero）和出错位置，然后把它抛给调用者。main 方法也处理不了，就抛给 JVM 自己：JVM 把这些信息打印到控制台（也就是我们常看到的红色堆栈信息），随后终止整个程序。

靠 JVM 兜底显然不行——一行代码出错，后面所有代码都不执行了。所以要自己用 try-catch 把异常接住，让程序出错后还能体面地继续运行。

try-catch-finally 的执行细节

基本格式：

try {
    int[] arr = {1, 2, 3};
    System.out.println(arr[3]);        // 抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
    System.out.println("数组越界了");
} finally {
    System.out.println("无论是否异常，我都会执行");
}

几个要点：

  1. try 中某一行抛出异常后，try 内该行之后的代码不再执行，直接进入匹配的 catch。
  2. catch 可以有多个，按从上到下的顺序匹配；父类异常的 catch 必须放在子类之后，否则子类 catch 永远执行不到，编译报错。JDK 7 之后还可以把并列的异常合并：catch (ArithmeticException | ArrayIndexOutOfBoundsException e)。
  3. finally 无论是否发生异常都会执行，唯一例外是先执行了 System.exit(0) 让 JVM 退出。它的典型用途是释放资源（IO 流、数据库连接），这一点在下一篇 IO 里会反复用到。

finally 中 return 的陷阱

经典面试题：catch 里有 return，finally 还会执行吗？

public static int getNum() {
    int a = 10;
    try {
        return a;                      // 返回前，先把返回值 10 记下来
    } finally {
        a = 20;                        // 修改无效，返回的还是 10
    }
}

答案是：finally 会执行，时机在 return 计算完返回值之后、方法真正返回之前，所以 finally 里修改基本类型的局部变量并不影响已记下的返回值。但如果 finally 里也写了 return，它会直接覆盖 try/catch 中的返回值——这是大坑，实际开发中 finally 里永远不要写 return。顺带区分三个长得像的关键字：final 是修饰符，finally 是异常处理块，finalize 是 Object 留给垃圾回收用的方法。

Throwable 的三个常用方法

catch 住异常后，通过异常对象可以拿到三类信息：getMessage() 返回构造时传入的异常原因字符串；toString() 返回”异常类名 + 原因”；printStackTrace() 把类名、原因和完整调用栈打印到控制台，是排查问题时最常用的一个。

throw 与 throws

  • throws：写在方法声明上，后面跟异常类名，可以跟多个、用逗号分隔。含义是”我可能出这个问题，调用者你看着办”，把处理责任交给调用者。
  • throw：写在方法体内，后面跟异常对象，一次只能抛一个。含义是”情况不对，我主动把异常扔出去”。
public void setAge(int age) throws Exception {
    if (age < 0 || age > 150) {
        throw new Exception("年龄超出合理范围");   // 主动抛出异常对象
    }
    this.age = age;
}

使用原则：方法内部能处理就 try-catch（后续代码还要继续跑）；处理不了或者不该自己处理，就 throws 给上层。还有一个重写时的约束：子类重写父类方法时，抛出的异常不能比父类更”坏”——父类方法抛什么，子类只能抛同样的异常或其子类；父类方法没抛异常，子类就只能自己 try 掉，不能 throws 出去。

自定义异常

JDK 内置异常描述不了业务语义时，自己造一个：继承 Exception 是受检异常，继承 RuntimeException 是非受检异常。想让调用者强制处理就选前者，认为是程序逻辑错误就选后者。

public class AgeOutOfBoundsException extends RuntimeException {
    public AgeOutOfBoundsException() {}
    public AgeOutOfBoundsException(String message) {
        super(message);                // 把异常信息交给父类保存
    }
}

使用时就一行：throw new AgeOutOfBoundsException(“年龄不能是负数”)。比抛一个含义模糊的通用异常清晰得多，调用者 catch 时也能精确区分。

File 类：路径的抽象

File 类的对象代表的是”一个路径”，路径背后有没有真实文件它并不关心，所以严格说它该叫”路径类”。路径分两种：绝对路径从盘符（Windows）或根目录（Linux/Mac）开始，是固定完整的；相对路径相对于当前工作目录，换了个启动目录就失效，开发中不建议依赖。构造方法有三个：

File f1 = new File("demo/a.txt");                    // 一个完整路径
File f2 = new File("demo", "a.txt");                 // 父路径 + 子路径
File f3 = new File(new File("demo"), "a.txt");       // 父 File + 子路径

Windows 路径分隔符是 \，Linux/Mac 是 /。为了跨平台，代码里统一写 / 即可，Java 会自动转换。

常用功能一览

  • 创建：createNewFile() 创建文件，mkdir() 创建单级目录，mkdirs() 连不存在的父目录一起创建
  • 删除：delete() 删除文件或空目录，注意 Java 的删除不走回收站，删了就找不回来
  • 重命名：renameTo(File dest)。目标路径相同就是单纯改名，不同则是改名加移动
  • 判断：exists()、isFile()、isDirectory()、canRead()、canWrite()、isHidden()
  • 获取：getName()、getPath()、getAbsolutePath()、length()（字节数）、lastModified()（毫秒时间戳）
  • 遍历：list() 返回目录下所有名称的 String 数组，listFiles() 返回 File 数组

一个常见错误：调用遍历方法前不判断 isDirectory()。对文件调用 listFiles() 会返回 null，直接 for 循环就是空指针异常。

FilenameFilter：按条件过滤文件

需求：找出某目录下所有 .jpg 文件。listFiles(FilenameFilter) 可以在遍历的同时完成过滤：

File dir = new File("demo");
File[] files = dir.listFiles(new FilenameFilter() {
    @Override
    public boolean accept(File dir, String name) {
        return name.toLowerCase().endsWith(".jpg");
    }
});
for (File f : files) {
    System.out.println(f.getName());
}

accept 方法返回 true 的条目才会被收进结果数组。看 list(FilenameFilter) 的源码会发现，它内部其实就是循环调用 accept 做判断，再把通过的名称收集起来——过滤器只是把这段判断逻辑交给了调用者。配合 String 的 endsWith、contains 或正则，过滤条件可以非常灵活。

经典练习

键盘录入一个整数，输出它的二进制形式。要求容错三件事：录入的是小数、是非法字符、超出 int 范围时都要给出提示并重新录入。思路是用 Scanner 接收字符串，用 try-catch 捕获解析异常，超出范围改用 BigInteger 处理。这道题把键盘录入、异常处理和分支判断串在了一起，是对本篇内容最好的检验。

小结

  • 异常体系：Throwable 之下，Error 管不了，Exception 分受检（必须处理）和非受检（改代码）
  • try-catch-finally：catch 从小到大排，finally 几乎必执行，但里面别写 return
  • throw 抛的是对象，throws 做的是声明；自己处理不了就往上抛，业务语义不清就自定义异常
  • File 是路径的抽象，遍历目录前先判空，按条件过滤用 FilenameFilter

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