Java 异常处理与 IO 流

本模块面试重点

• 异常体系与最佳实践：区分 Error / Exception、运行时异常 vs 检查异常，知道项目里自定义业务异常的常见做法。
• 统一异常处理思路：理解为什么不能到处乱写 try-catch，而是要通过全局异常处理器（如 Spring 的 @ControllerAdvice）统一兜底。
• IO 使用规范：BIO/NIO 基本概念（了解即可）、try-with-resources 正确关闭资源、避免文件 IO 导致的资源泄露。

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❓ 面试官：Java 中的异常体系是怎样的？Error 和 Exception 有什么区别？

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💡 一句话总结（先抛结论）： Java 的异常体系分为两大类：Error（错误，程序无法处理，如内存溢出）和 Exception（异常，程序可以捕获处理）。Exception 又分为 RuntimeException（运行时异常，非检查异常）和其他 Exception（检查异常，必须处理）。

📝 详细分类与处理：

1. Error（错误）：

   • 代表 JVM 层面的严重问题，程序无法恢复。
   • 典型例子：OutOfMemoryError（内存溢出）、StackOverflowError（栈溢出）。
   • 处理方式：无法捕获，只能通过优化代码和 JVM 参数来避免。

2. Exception（异常）：

   • 检查异常（Checked Exception）：编译期必须处理，否则编译不通过。
     • 典型例子：IOException（文件读写）、SQLException（数据库操作）。
     • 处理方式：必须用 try-catch 捕获，或者在方法签名上用 throws 声明抛出。
   • 运行时异常（RuntimeException，非检查异常）：编译期不强制处理。
     • 典型例子：NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException、ClassCastException。
     • 处理方式：可以选择捕获，也可以不捕获（但程序会崩溃）。

🌟 面试加分项（最佳实践）： "在实际开发中，我们通常遵循一个原则：能用运行时异常就用运行时异常。因为检查异常会强制调用方处理，导致代码里到处都是 try-catch，影响代码可读性。比如我们自定义业务异常时，通常继承 RuntimeException，而不是 Exception。"

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❓ 面试官：try-catch-finally 的执行顺序是怎样的？finally 中的代码一定会执行吗？

频率：🔥🔥🔥🔥

💡 一句话总结（先抛结论）：finally 块中的代码几乎总是会执行，除非在 try 或 catch 中调用了 System.exit(0) 强制退出 JVM，或者线程被杀死。

📝 详细执行流程：

try {
    // 1. 先执行 try 块
    int result = 10 / 0;
} catch (ArithmeticException e) {
    // 2. 如果 try 块抛出异常，执行 catch 块
    System.out.println("捕获到异常");
} finally {
    // 3. 无论是否有异常，finally 都会执行
    System.out.println("finally 执行");
}

🔥 经典陷阱题（面试常考）：

public int test() {
    try {
        return 1;
    } catch (Exception e) {
        return 2;
    } finally {
        return 3;  // 最终返回什么？
    }
}

答案：返回 3。因为 finally 会在 return 之前执行，如果 finally 里也有 return，会覆盖掉 try 或 catch 中的返回值。

🌟 实战应用场景：finally 通常用来释放资源，比如关闭文件流、数据库连接、网络连接等。即使业务代码抛异常了，资源也能被正确释放，避免资源泄漏。

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❓ 面试官：String、StringBuilder 和 StringBuffer 的区别是什么？什么时候用哪个？

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💡 一句话总结（先抛结论）：

• String：不可变（immutable），每次拼接都会创建新对象，性能最差但线程安全。
• StringBuilder：可变，线程不安全，性能最高。
• StringBuffer：可变，线程安全（方法都加了 synchronized），性能比 StringBuilder 略低。

📝 详细原理解析：

1. String 为什么不可变？

   • String 类内部用 final char[] 存储字符，且没有提供修改这个数组的方法。
   • 每次 str += "abc" 操作，实际上会创建一个新的 String 对象，原来的对象变成垃圾等待回收。
   • 性能问题：在循环中大量拼接字符串，会产生大量临时对象，导致频繁 GC。

2. StringBuilder vs StringBuffer：

   • 两者底层都是可变的字符数组，可以动态扩容。
   • StringBuffer 的所有方法都加了 synchronized 锁，保证多线程安全，但性能有损耗。
   • StringBuilder 没有锁，单线程环境下性能更高。

🌟 使用场景建议：

• 少量字符串拼接：直接用 + 或 String.concat()，代码简洁。
• 循环中大量拼接：必须用 StringBuilder（单线程）或 StringBuffer（多线程）。
• 字符串常量：直接用 String，JVM 会做字符串常量池优化。

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❓ 面试官：Java 中的 IO 流分为哪几类？BIO、NIO、AIO 有什么区别？

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💡 一句话总结（先抛结论）： IO 流按流向分为输入流（InputStream/Reader）和输出流（OutputStream/Writer）；按数据类型分为字节流和字符流。BIO、NIO、AIO 是三种不同的 IO 模型。

📝 详细分类：

1. 字节流 vs 字符流：

   • 字节流：InputStream、OutputStream，处理二进制数据（图片、视频、文件）。
   • 字符流：Reader、Writer，处理文本数据，内部会自动处理字符编码。

2. 三种 IO 模型对比：

   • BIO（Blocking IO，阻塞 IO）：传统 IO，一个线程处理一个连接，线程阻塞等待数据。
   • NIO（Non-blocking IO，非阻塞 IO）：一个线程可以处理多个连接，通过 Selector 轮询事件。
   • AIO（Asynchronous IO，异步 IO）：基于事件回调，数据准备好后操作系统主动通知应用。

🌟 实战应用（加分项）： "在 SpringBoot 项目中，我们通常使用 Files.readAllLines() 或 Files.copy() 等 NIO.2 的工具类来操作文件，比传统 BIO 更高效。在高并发网络编程中（如 Netty 框架），NIO 模型可以大幅提升服务器吞吐量，一个线程可以处理成千上万个连接。"