Unchecked Exceptions in Java

12 Apr 2025 | 8 分钟阅读

在 Java 中，**运行时异常**也被称为**运行时异常**。运行时异常是一类不需要使用 throws 关键字在方法签名中声明的异常。

它们继承自 RuntimeException 类，而 RuntimeException 类本身又是 Exception 类的子类。运行时异常在编译时不会被检查，因为它们是在运行时由于逻辑错误而产生的。

编程错误，如错误的用户输入、API 使用不当、空指针引用和算术错误，通常是运行时异常的原因。它们指出了软件中的逻辑错误，最好通过使用适当的编码和验证过程来避免。

运行时异常的特点

无编译时检查：与已检查异常不同，运行时异常在编译时不会被检查。
RuntimeException 的后代：所有运行时异常都继承自 RuntimeException 类。
运行时发生：这些异常仅在程序运行时发生。
可选处理：不强制使用 try-catch 块处理运行时异常，也不需要在 throws 子句中声明它们。
通常表示编程错误：它们通常由逻辑错误引起，例如除以零、访问空引用或数组越界索引。

运行时异常的类型

运行时异常涵盖了 Java 中广泛的运行时错误。以下是一些最常见的：

NullPointerException
ArrayIndexOutOfBoundsException
ArithmeticException
ClassCastException
IllegalArgumentException
NumberFormatException
InputMismatchException
IllegalStateException

1. NullPointerException

NullPointerException 是 Java 应用程序执行时最常见的运行时错误之一。当代码尝试使用一个 null 对象的引用时，就会发生这种情况。理解此异常的工作原理对于调试和提高代码的可靠性至关重要，因为不正确的处理可能导致意外行为。

NullPointerException 示例

import java.lang.*;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String str = null;
// Attempting to call a method on a null reference
System.out.println(str.length()); // Throws NullPointerException
}
}

当我们执行上述程序时，会得到一个 NullPointerException。

  Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: Cannot invoke "String.length()" because "<local1>" is null
	at NullPointerExample.main(NullPointerExample.java:6)

2. ArrayIndexOutOfBoundsException

当尝试访问小于 0 或大于数组最大长度的数组索引时，会发生 ArrayIndexOutOfBoundsException 运行时异常。当尝试访问数组元素时会出现此问题。

在 Java 中，数组的长度是固定的（从 0 到 length – 1）；因此，访问超出分配空间的索引会导致异常。

ArrayIndexOutOfBoundsException 示例

import java.lang.*;
public class Main 
{
public static void main(String[] args) 
{
// create an array of integers
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
// Attempt to access an element at an invalid index
System.out.println("Accessing index 5: " + numbers[5]); // Invalid index
// Demonstrate valid access to array elements
System.out.println("Accessing index 2: " + numbers[2]); // Valid index
}
}

当我们执行上述程序时，会得到一个 ArrayIndexOutOfBoundsException。

Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 5 out of bounds for length 5
	at ArrayIndexOutOfBoundsExample.main(ArrayIndexOutOfBoundsExample.java:10)

3. ArithmeticException

ArithmeticException 是一种运行时异常，在执行非法算术运算时发生。最常见的原因是整数运算中的除以零。由于它是 RuntimeException 的子类，因此不需要显式声明或处理，但如果放任不管，可能会破坏程序执行。

要阅读更多 Java 中的 ArithmeticException

ArithmeticException 示例

import java.lang.*;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Perform division
// It will throw ArithmeticException because division by zero is attempted
int result = 10 / 0;
System.out.println("Result: " + result);
}
}

当我们执行上述程序时，会得到一个 ArithmeticException。

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
	at Main.main(Main.java:6)

4. ClassCastException

ClassCastException 是一种运行时异常，当尝试将对象强制转换为不兼容的类或类型时发生。当 JVM 检测到强制转换无效且无法安全执行时，会抛出此异常。

要阅读更多 Java 中的 ClassCastException

ClassCastException 示例

import java.lang.*;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Creating an object of type String
Object obj = "This is a string";
// Attempting to cast the object to an incompatible type (Integer)
// It will throw ClassCastException because the object is not of type Integer
Integer number = (Integer) obj;
// Demonstrating proper casting using instanceof
Object obj1 = "This is a string";
if (obj1 instanceof String) {
String text = (String) obj1; // Valid cast
System.out.println("Successfully casted to String: " + text);
} else {
System.out.println("Object is not of type String!");
}
}
}

当我们执行上述程序时，会得到一个 ClassCastException。

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: class java.lang.String cannot be cast to class java.lang.Integer (java.lang.String and java.lang.Integer are in module java.base of loader 'bootstrap')
	at Main.main(Main.java:10)

5. IllegalArgumentException

当方法接收到的参数逻辑上不合理时，会抛出 IllegalArgumentException。它派生自 RuntimeException，因此在编译时不会被编译器检查；只会在运行时检查。该异常用于指示方法收到了非法或不合适的参数。

要阅读更多 Java 中的 IllegalArgumentException

IllegalArgumentException 示例

import java.lang.*;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Call a method with an invalid argument
calculateSquareRoot(-10); 
// It will throw IllegalArgumentException
//  Call the method with a valid argument
System.out.println("Square root: " + calculateSquareRoot(25));
}
// Method to calculate the square root of a number
// Throws IllegalArgumentException if the input is negative
public static double calculateSquareRoot(int number) {
if (number < 0) {
throw new IllegalArgumentException("Number must be non-negative. Received: " + number);
}
return Math.sqrt(number);
}
}

当我们执行上述程序时，会得到一个 IllegalArgumentException。

Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: Number must be non-negative. Received: -10
	at Main.calculateSquareRoot(Main.java:16)
	at Main.main(Main.java:5)

6. NumberFormatException

当我们尝试将字符串转换为数字（如 int、double 或 float）但字符串不是有效的数字值时，会发生 NumberFormatException。例如，将字符串“xyz”转换为整数会抛出 NumberFormatException。

要阅读更多 Java 中的 NumberFormatException

NumberFormatException 示例

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    int a = Integer.parseInt(null); //the input string is of illegal format for parsing as it is null.
 }
}

输出

 
Exception in thread "main" java.lang.NumberFormatException: Cannot parse null string
	at java.base/java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:623)
	at java.base/java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:777)
	at Main.main(Main.java:3)

7. InputMismatchException

当用户输入的输入与预期类型不匹配时，会发生 InputMismatchException。例如，如果我们期望一个 int 但用户输入了一个 String 或一个超出范围的输入。

InputMismatchException 示例

import java.util.Scanner;
public class InputEg {
  public static void main(String args[]) {
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    System.out.print("Enter name: ");
    String name = sc.next();
    System.out.print("Enter age: ");
    int age = sc.nextInt();
    System.out.print(name);
    System.out.print(age);
  }
}

当我们执行上述程序时，会得到一个 InputMismatchException。

Enter name: 45
Enter age: abc
Exception in thread "main" java.util.InputMismatchException
	at java.base/java.util.Scanner.throwFor(Scanner.java:947)
	at java.base/java.util.Scanner.next(Scanner.java:1602)
	at java.base/java.util.Scanner.nextInt(Scanner.java:2267)
	at java.base/java.util.Scanner.nextInt(Scanner.java:2221)
	at InputEg.main(InputEg.java:8)

8. IllegalStateException

当代码的方法在错误的时间被触发或调用时，会发生 IllegalStateException。此异常用于发出方法调用时间不正确的信号。

要阅读更多 Java 中的 IllegalStateException

IllegalStateException 示例

import java.util.ArrayList;
import java.util.ListIterator;
public class Main {
  public static void main(String args[]) {
    ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
    list.add("Austria");
    list.add("HongKong");
    ListIterator<String> it = list.listIterator();
    it.remove();
  }
}

当我们执行上述程序时，会得到一个 IllegalStateException。

Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException
	at java.base/java.util.ArrayList$Itr.remove(ArrayList.java:1062)
	at Main.main(Main.java:9)

处理运行时异常

我们可以使用 try-catch 块来处理运行时异常。
要阅读更多 try-catch 块。

处理 ArrayIndexOutOfBoundsException

示例

import java.io.*;
public class Main {
// Main  Method
public static void main(String[] args)
{
// Initializing Array
int a[] = { 11, 12, 13, 14, 15, 16 };
// Try block for dealing with exceptions
try {
// trying to access and display the element at the index
// that is not present in the array. It will raise an exception.
System.out.println(a[6]);
}
// to catch exceptions
catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
// displaying an appropriate message when an index not there
// in the array is accessed
System.out.println("Out of index. Check the code.");
}
}
}

编译并运行

输出

 
Out of index. Check the code.

处理 NullPointerException

示例

import java.io.*;
public class Main {
// Main  Method
public static void main(String[] args)
{
String str= null;
// Try block for dealing with exceptions
try {
// comparing a null value with the string "tpionttech"
// it will raise an exception
System.out.println(str.equals("tpointtech"));
}
// to catch exceptions
catch (NullPointerException e) {
// displaying an appropriate message for the null object
System.out.println("The string object should not be null.");
}
}
}

编译并运行

输出

 
The string object should not be null.

处理 InputMismatchException

示例

import java.util.Scanner;
public class InputEg {
  public static void main(String args[]) {
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    System.out.print("Enter name: ");
    String name = sc.next();
    System.out.print("Enter age: ");
    int age = sc.nextInt();
    System.out.print(name);
    System.out.print(age);
  }
}

编译并运行

输出

 
Enter name: Andrew
Enter age: 28
Andrew 28

处理 ArithmeticException

示例

public class Main
{  
void divide(int a, int b)   
{  
int res;  
try  
{  
// performing division and storing the result  
res = a / b;  
System.out.println("Division process has been done successfully.");  
System.out.println("Result came after division is: " + res);  
}  
// handling the exception in the catch block  
catch(java.lang.ArithmeticException ex)  
{  
System.out.println("Should avoid dividing by 0 " + ex);  
}  
}  
public static void main(String argvs[])  {  
// creating an object of the class ArithmeticException  
ArithmeticException obj = new ArithmeticException();  
obj.divide(1, 0);  
}  
}  

编译并运行

输出

 
Should avoid dividing by 0 java.lang.ArithmeticException: / by zero

处理 NumberFormatException

示例

public class Main {  
    private static final String inputString = "123.33";  
    public static void main(String[] args) {  
        try {  
                 int a = Integer.parseInt(inputString);  
        }catch(NumberFormatException ex){  
            System.err.println("Invalid string in argument");  
            //request for well-formatted string  
        }  
            }  
}  

编译并运行

输出

 
Invalid string in argument

处理 IllegalStateException

示例

import java.io.*;  
import java.util.*;  
// creating a new thread in the NewThread class by extending the Thread class  
// The below class acts as a helper class  
class NewThread extends Thread {  
// declaring the run() method  
// executes 3 times using a for loop  
public void run()  
{  
for (int i = 0; i < 3; i++) {  
// displaying the text  
System.out.println("This is an example of an IllegalStateException");  
}  
}  
}  
// creating main class  
public class Main {  
public static void main(String[] args)  
{  
// creating the object of the above helper class NewThread  
NewThread t = new NewThread();  
// starting the above created thread using the start() method  
t.start();  
try {  
System.out.println("Main thread is going to sleep");  
// putting the main thread on sleep for 4000ms  
t.sleep(4000);  
System.out.println("Main thread is awaken");  
}  
catch (Exception e) {  
System.out.println(e);  
}  
// displaying the message  
System.out.println("This is the main thread");  
// we do not call start() method again  
}  
}  

编译并运行

输出

 
Main thread is going to sleep
This is an example of an IllegalStateException
This is an example of an IllegalStateException
This is an example of an IllegalStateException
Main thread is awakened
This is the main thread

何时使用运行时异常？

当开发人员不想解决错误时，应使用运行时异常。开发人员认为，如果发生运行时异常，系统不会崩溃。它用于在无法处理错误时捕获已检查异常。

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运行时异常的特点

运行时异常的类型

1. NullPointerException

NullPointerException 示例

2. ArrayIndexOutOfBoundsException

ArrayIndexOutOfBoundsException 示例

3. ArithmeticException

ArithmeticException 示例

4. ClassCastException

ClassCastException 示例

5. IllegalArgumentException

IllegalArgumentException 示例

6. NumberFormatException

NumberFormatException 示例

7. InputMismatchException

InputMismatchException 示例

8. IllegalStateException

IllegalStateException 示例

处理运行时异常

处理 ArrayIndexOutOfBoundsException

示例

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7. InputMismatchException

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