八、深入理解java異常處理機(jī)制
- 引子
try…catch…finally恐怕是大家再熟悉不過的語句了,
public class TestException {
public TestException() {
}
boolean testEx() throws Exception {
boolean ret = true;
try {
ret = testEx1();
} catch (Exception e) {
System.out.println("testEx, catch exception");
ret = false;
throw e;
} finally {
System.out.println("testEx, finally; return value=" + ret);
return ret;
}
}
boolean testEx1() throws Exception {
boolean ret = true;
try {
ret = testEx2();
if (!ret) {
return false;
}
System.out.println("testEx1, at the end of try");
return ret;
} catch (Exception e) {
System.out.println("testEx1, catch exception");
ret = false;
throw e;
} finally {
System.out.println("testEx1, finally; return value=" + ret);
return ret;
}
}
boolean testEx2() throws Exception {
boolean ret = true;
try {
int b = 12;
int c;
for (int i = 2; i >= -2; i--) {
c = b / i;
System.out.println("i=" + i);
}
return true;
} catch (Exception e) {
System.out.println("testEx2, catch exception");
ret = false;
throw e;
} finally {
System.out.println("testEx2, finally; return value=" + ret);
return ret;
}
}
public static void main(String[] args) {
TestException testException1 = new TestException();
try {
testException1.testEx();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
你的答案是什么河爹?是下面的答案嗎?
i=2
i=1
testEx2, catch exception
testEx2, finally; return value=false
testEx1, catch exception
testEx1, finally; return value=false
testEx, catch exception
testEx, finally; return value=false
如果你的答案真的如上面所說揪阶,那么你錯(cuò)啦昌抠。_,那就建議你仔細(xì)看一看這篇文章或者拿上面的代碼按各種不同的情況修改鲁僚、執(zhí)行炊苫、測試,你會發(fā)現(xiàn)有很多事情不是原來想象中的那么簡單的”常現(xiàn)在公布正確答案:
i=2
i=1
testEx2, catch exception
testEx2, finally; return value=false
testEx1, finally; return value=false
testEx, finally; return value=false
注意說明:
finally語句塊不應(yīng)該出現(xiàn) 應(yīng)該出現(xiàn)return侨艾。上面的return ret最好是其他語句來處理相關(guān)邏輯。
2.JAVA異常
異常指不期而至的各種狀況拓挥,如:文件找不到唠梨、網(wǎng)絡(luò)連接失敗、非法參數(shù)等侥啤。異常是一個(gè)事件当叭,它發(fā)生在程序運(yùn)行期間,干擾了正常的指令流程盖灸。Java通 過API中Throwable類的眾多子類描述各種不同的異常蚁鳖。因而,Java異常都是對象赁炎,是Throwable子類的實(shí)例醉箕,描述了出現(xiàn)在一段編碼中的 錯(cuò)誤條件。當(dāng)條件生成時(shí)徙垫,錯(cuò)誤將引發(fā)異常讥裤。
Java異常類層次結(jié)構(gòu)圖:
在 Java 中,所有的異常都有一個(gè)共同的祖先 Throwable(可拋出)姻报。Throwable 指定代碼中可用異常傳播機(jī)制通過 Java 應(yīng)用程序傳輸?shù)娜魏螁栴}的共性己英。
Throwable: 有兩個(gè)重要的子類:Exception(異常)和 Error(錯(cuò)誤),二者都是 Java 異常處理的重要子類吴旋,各自都包含大量子類剧辐。
Error(錯(cuò)誤):是程序無法處理的錯(cuò)誤寒亥,表示運(yùn)行應(yīng)用程序中較嚴(yán)重問題。大多數(shù)錯(cuò)誤與代碼編寫者執(zhí)行的操作無關(guān)荧关,而表示代碼運(yùn)行時(shí) JVM(Java 虛擬機(jī))出現(xiàn)的問題溉奕。例如,Java虛擬機(jī)運(yùn)行錯(cuò)誤(Virtual MachineError)忍啤,當(dāng) JVM 不再有繼續(xù)執(zhí)行操作所需的內(nèi)存資源時(shí)加勤,將出現(xiàn) OutOfMemoryError。這些異常發(fā)生時(shí)同波,Java虛擬機(jī)(JVM)一般會選擇線程終止鳄梅。
這些錯(cuò)誤表示故障發(fā)生于虛擬機(jī)自身、或者發(fā)生在虛擬機(jī)試圖執(zhí)行應(yīng)用時(shí)未檩,如Java虛擬機(jī)運(yùn)行錯(cuò)誤(Virtual MachineError)戴尸、類定義錯(cuò)誤(NoClassDefFoundError)等。這些錯(cuò)誤是不可查的冤狡,因?yàn)樗鼈冊趹?yīng)用程序的控制和處理能力之 外孙蒙,而且絕大多數(shù)是程序運(yùn)行時(shí)不允許出現(xiàn)的狀況。對于設(shè)計(jì)合理的應(yīng)用程序來說悲雳,即使確實(shí)發(fā)生了錯(cuò)誤挎峦,本質(zhì)上也不應(yīng)該試圖去處理它所引起的異常狀況。在 Java中合瓢,錯(cuò)誤通過Error的子類描述坦胶。
Exception(異常):是程序本身可以處理的異常。
Exception 類有一個(gè)重要的子類 RuntimeException晴楔。RuntimeException 類及其子類表示“JVM 常用操作”引發(fā)的錯(cuò)誤顿苇。例如,若試圖使用空值對象引用税弃、除數(shù)為零或數(shù)組越界纪岁,則分別引發(fā)運(yùn)行時(shí)異常(NullPointerException、ArithmeticException)和 ArrayIndexOutOfBoundException钙皮。
注意:異常和錯(cuò)誤的區(qū)別:異常能被程序本身可以處理,錯(cuò)誤是無法處理顽决。
通常短条,Java的異常(包括Exception和Error)分為可查的異常(checked exceptions)和不可查的異常(unchecked exceptions)。
可查異常(編譯器要求必須處置的異常):正確的程序在運(yùn)行中才菠,很容易出現(xiàn)的茸时、情理可容的異常狀況「撤茫可查異常雖然是異常狀況可都,但在一定程度上它的發(fā)生是可以預(yù)計(jì)的缓待,而且一旦發(fā)生這種異常狀況,就必須采取某種方式進(jìn)行處理渠牲。
除了RuntimeException及其子類以外旋炒,其他的Exception類及其子類都屬于可查異常。這種異常的特點(diǎn)是Java編譯器會檢查它签杈,也就是說瘫镇,當(dāng)程序中可能出現(xiàn)這類異常,要么用try-catch語句捕獲它答姥,要么用throws子句聲明拋出它铣除,否則編譯不會通過。
不可查異常(編譯器不要求強(qiáng)制處置的異常):包括運(yùn)行時(shí)異常(RuntimeException與其子類)和錯(cuò)誤(Error)鹦付。
Exception 這種異常分兩大類運(yùn)行時(shí)異常和非運(yùn)行時(shí)異常(編譯異常)尚粘。程序中應(yīng)當(dāng)盡可能去處理這些異常。
運(yùn)行時(shí)異常:都是RuntimeException類及其子類異常敲长,如NullPointerException(空指針異常)郎嫁、IndexOutOfBoundsException(下標(biāo)越界異常)等,這些異常是不檢查異常潘明,程序中可以選擇捕獲處理行剂,也可以不處理。這些異常一般是由程序邏輯錯(cuò)誤引起的钳降,程序應(yīng)該從邏輯角度盡可能避免這類異常的發(fā)生厚宰。
運(yùn)行時(shí)異常的特點(diǎn)是Java編譯器不會檢查它,也就是說遂填,當(dāng)程序中可能出現(xiàn)這類異常铲觉,即使沒有用try-catch語句捕獲它,也沒有用throws子句聲明拋出它吓坚,也會編譯通過撵幽。
非運(yùn)行時(shí)異常 (編譯異常):是RuntimeException以外的異常,類型上都屬于Exception類及其子類礁击。從程序語法角度講是必須進(jìn)行處理的異常盐杂,如果不處理,程序就不能編譯通過哆窿。如IOException链烈、SQLException等以及用戶自定義的Exception異常,一般情況下不自定義檢查異常挚躯。
4.處理異常機(jī)制
在 Java 應(yīng)用程序中强衡,異常處理機(jī)制為:拋出異常,捕捉異常码荔。
拋出異常:當(dāng)一個(gè)方法出現(xiàn)錯(cuò)誤引發(fā)異常時(shí)漩勤,方法創(chuàng)建異常對象并交付運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)感挥,異常對象中包含了異常類型和異常出現(xiàn)時(shí)的程序狀態(tài)等異常信息。運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)負(fù)責(zé)尋找處置異常的代碼并執(zhí)行越败。
捕獲異常:在方法拋出異常之后触幼,運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)將轉(zhuǎn)為尋找合適的異常處理器(exception handler)。潛在的異常處理器是異常發(fā)生時(shí)依次存留在調(diào)用棧中的方法的集合眉尸。當(dāng)異常處理器所能處理的異常類型與方法拋出的異常類型相符時(shí)域蜗,即為合適 的異常處理器。運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)從發(fā)生異常的方法開始噪猾,依次回查調(diào)用棧中的方法霉祸,直至找到含有合適異常處理器的方法并執(zhí)行。當(dāng)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)遍歷調(diào)用棧而未找到合適 的異常處理器袱蜡,則運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)終止丝蹭。同時(shí),意味著Java程序的終止坪蚁。
對于運(yùn)行時(shí)異常奔穿、錯(cuò)誤或可查異常,Java技術(shù)所要求的異常處理方式有所不同敏晤。
由于運(yùn)行時(shí)異常的不可查性贱田,為了更合理、更容易地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序嘴脾,Java規(guī)定男摧,運(yùn)行時(shí)異常將由Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)拋出,允許應(yīng)用程序忽略運(yùn)行時(shí)異常译打。
對于方法運(yùn)行中可能出現(xiàn)的Error耗拓,當(dāng)運(yùn)行方法不欲捕捉時(shí),Java允許該方法不做任何拋出聲明奏司。因?yàn)榍茄蠖鄶?shù)Error異常屬于永遠(yuǎn)不能被允許發(fā)生的狀況,也屬于合理的應(yīng)用程序不該捕捉的異常韵洋。
對于所有的可查異常竿刁,Java規(guī)定:一個(gè)方法必須捕捉,或者聲明拋出方法之外搪缨。也就是說食拜,當(dāng)一個(gè)方法選擇不捕捉可查異常時(shí),它必須聲明將拋出異常勉吻。
能夠捕捉異常的方法监婶,需要提供相符類型的異常處理器旅赢。所捕捉的異常齿桃,可能是由于自身語句所引發(fā)并拋出的異常惑惶,也可能是由某個(gè)調(diào)用的方法或者Java運(yùn)行時(shí) 系統(tǒng)等拋出的異常。也就是說短纵,一個(gè)方法所能捕捉的異常带污,一定是Java代碼在某處所拋出的異常。簡單地說香到,異秤慵剑總是先被拋出,后被捕捉的悠就。
任何Java代碼都可以拋出異常千绪,如:自己編寫的代碼、來自Java開發(fā)環(huán)境包中代碼梗脾,或者Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)荸型。無論是誰,都可以通過Java的throw語句拋出異常炸茧。
從方法中拋出的任何異常都必須使用throws子句瑞妇。
捕捉異常通過try-catch語句或者try-catch-finally語句實(shí)現(xiàn)。
總體來說梭冠,Java規(guī)定:對于可查異常必須捕捉辕狰、或者聲明拋出。允許忽略不可查的RuntimeException和Error控漠。
4.1 捕獲異常:try蔓倍、catch 和 finally
1.try-catch語句
在Java中,異常通過try-catch語句捕獲润脸。其一般語法形式為:
try {
// 可能會發(fā)生異常的程序代碼
} catch (Type1 id1){
// 捕獲并處置try拋出的異常類型Type1
}
catch (Type2 id2){
//捕獲并處置try拋出的異常類型Type2
}
關(guān)鍵詞try后的一對大括號將一塊可能發(fā)生異常的代碼包起來柬脸,稱為監(jiān)控區(qū)域。Java方法在運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常毙驯,則創(chuàng)建異常對象倒堕。將異常拋出監(jiān)控區(qū)域之 外,由Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)試圖尋找匹配的catch子句以捕獲異常爆价。若有匹配的catch子句垦巴,則運(yùn)行其異常處理代碼,try-catch語句結(jié)束铭段。
匹配的原則是:如果拋出的異常對象屬于catch子句的異常類骤宣,或者屬于該異常類的子類,則認(rèn)為生成的異常對象與catch塊捕獲的異常類型相匹配序愚。
例1 捕捉throw語句拋出的“除數(shù)為0”異常憔披。
public class TestException {
public static void main(String[] args) {
int a = 6;
int b = 0;
try { // try監(jiān)控區(qū)域
if (b == 0) throw new ArithmeticException(); // 通過throw語句拋出異常
System.out.println("a/b的值是:" + a / b);
}
catch (ArithmeticException e) { // catch捕捉異常
System.out.println("程序出現(xiàn)異常,變量b不能為0。");
}
System.out.println("程序正常結(jié)束芬膝。");
}
}
運(yùn)行結(jié)果:程序出現(xiàn)異常望门,變量b不能為0。程序正常結(jié)束锰霜。
例1 在try監(jiān)控區(qū)域通過if語句進(jìn)行判斷筹误,當(dāng)“除數(shù)為0”的錯(cuò)誤條件成立時(shí)引發(fā)ArithmeticException異常,創(chuàng)建 ArithmeticException異常對象癣缅,并由throw語句將異常拋給Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)厨剪,由系統(tǒng)尋找匹配的異常處理器catch并運(yùn)行相應(yīng)異 常處理代碼,打印輸出“程序出現(xiàn)異常友存,變量b不能為0祷膳。”try-catch語句結(jié)束屡立,繼續(xù)程序流程钾唬。
事實(shí)上,“除數(shù)為0”等ArithmeticException侠驯,是RuntimException的子類抡秆。而運(yùn)行時(shí)異常將由運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)拋出,不需要使用throw語句吟策。
例2 捕捉運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)拋出“除數(shù)為0”引發(fā)的ArithmeticException異常儒士。
public static void main(String[] args) {
int a = 6;
int b = 0;
try {
System.out.println("a/b的值是:" + a / b);
} catch (ArithmeticException e) {
System.out.println("程序出現(xiàn)異常,變量b不能為0檩坚。");
}
System.out.println("程序正常結(jié)束着撩。");
}
}
運(yùn)行結(jié)果:程序出現(xiàn)異常,變量b不能為0匾委。程序正常結(jié)束拖叙。
例2 中的語句:
System.out.println("a/b的值是:" + a/b);
在運(yùn)行中出現(xiàn)“除數(shù)為0”錯(cuò)誤,引發(fā)ArithmeticException異常赂乐。運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)創(chuàng)建異常對象并拋出監(jiān)控區(qū)域薯鳍,轉(zhuǎn)而匹配合適的異常處理器catch,并執(zhí)行相應(yīng)的異常處理代碼挨措。
由于檢查運(yùn)行時(shí)異常的代價(jià)遠(yuǎn)大于捕捉異常所帶來的益處挖滤,運(yùn)行時(shí)異常不可查。Java編譯器允許忽略運(yùn)行時(shí)異常浅役,一個(gè)方法可以既不捕捉斩松,也不聲明拋出運(yùn)行時(shí)異常。
例3 不捕捉觉既、也不聲明拋出運(yùn)行時(shí)異常惧盹。
public class TestException {
public static void main(String[] args) {
int a, b;
a = 6;
b = 0; // 除數(shù)b 的值為0
System.out.println(a / b);
}
}
運(yùn)行結(jié)果:
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
at Test.TestException.main(TestException.java:8)
例4 程序可能存在除數(shù)為0異常和數(shù)組下標(biāo)越界異常乳幸。
public class TestException {
public static void main(String[] args) {
int[] intArray = new int[3];
try {
for (int i = 0; i <= intArray.length; i++) {
intArray[i] = i;
System.out.println("intArray[" + i + "] = " + intArray[i]);
System.out.println("intArray[" + i + "]模 " + (i - 2) + "的值: "
+ intArray[i] % (i - 2));
}
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
System.out.println("intArray數(shù)組下標(biāo)越界異常。");
} catch (ArithmeticException e) {
System.out.println("除數(shù)為0異常钧椰。");
}
System.out.println("程序正常結(jié)束反惕。");
}
}
運(yùn)行結(jié)果:
intArray[0] = 0
intArray[0]模 -2的值: 0
intArray[1] = 1
intArray[1]模 -1的值: 0
intArray[2] = 2
除數(shù)為0異常。
程序正常結(jié)束演侯。
例4 程序可能會出現(xiàn)除數(shù)為0異常,還可能會出現(xiàn)數(shù)組下標(biāo)越界異常背亥。程序運(yùn)行過程中ArithmeticException異常類型是先行匹配的秒际,因此執(zhí)行相匹配的catch語句:
catch (ArithmeticException e){
System.out.println("除數(shù)為0異常。");
}
需要注意的是狡汉,一旦某個(gè)catch捕獲到匹配的異常類型娄徊,將進(jìn)入異常處理代碼。一經(jīng)處理結(jié)束盾戴,就意味著整個(gè)try-catch語句結(jié)束寄锐。其他的catch子句不再有匹配和捕獲異常類型的機(jī)會。
Java通過異常類描述異常類型尖啡,異常類的層次結(jié)構(gòu)如圖1所示橄仆。對于有多個(gè)catch子句的異常程序而言,應(yīng)該盡量將捕獲底層異常類的catch子句放在前面衅斩,同時(shí)盡量將捕獲相對高層的異常類的catch子句放在后面盆顾。否則,捕獲底層異常類的catch子句將可能會被屏蔽畏梆。
RuntimeException異常類包括運(yùn)行時(shí)各種常見的異常您宪,ArithmeticException類和ArrayIndexOutOfBoundsException類都是它的子類。因此奠涌,RuntimeException異常類的catch子句應(yīng)該放在 最后面宪巨,否則可能會屏蔽其后的特定異常處理或引起編譯錯(cuò)誤。
- try-catch-finally語句
try-catch語句還可以包括第三部分溜畅,就是finally子句捏卓。它表示無論是否出現(xiàn)異常,都應(yīng)當(dāng)執(zhí)行的內(nèi)容。try-catch-finally語句的一般語法形式為:
try {
// 可能會發(fā)生異常的程序代碼
} catch (Type1 id1) {
// 捕獲并處理try拋出的異常類型Type1
} catch (Type2 id2) {
// 捕獲并處理try拋出的異常類型Type2
} finally {
// 無論是否發(fā)生異常骑疆,都將執(zhí)行的語句塊
}
例5 帶finally子句的異常處理程序祭陷。
public class TestException {
public static void main(String args[]) {
int i = 0;
String greetings[] = { " Hello world !", " Hello World !! ",
" HELLO WORLD !!!" };
while (i < 4) {
try {
// 特別注意循環(huán)控制變量i的設(shè)計(jì),避免造成無限循環(huán)
System.out.println(greetings[i++]);
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
System.out.println("數(shù)組下標(biāo)越界異常");
} finally {
System.out.println("--------------------------");
}
}
}
}
運(yùn)行結(jié)果:
Hello world !
--------------------------
Hello World !!
--------------------------
HELLO WORLD !!!
--------------------------
數(shù)組下標(biāo)越界異常
--------------------------
在例5中龄寞,請?zhí)貏e注意try子句中語句塊的設(shè)計(jì),如果設(shè)計(jì)為如下汤功,將會出現(xiàn)死循環(huán)物邑。如果設(shè)計(jì)為:
try {
System.out.println (greetings[i]); i++;
}
小結(jié):
try 塊:用于捕獲異常。其后可接零個(gè)或多個(gè)catch塊,如果沒有catch塊色解,則必須跟一個(gè)finally塊茂嗓。
catch 塊:用于處理try捕獲到的異常。
finally 塊:無論是否捕獲或處理異常科阎,finally塊里的語句都會被執(zhí)行述吸。當(dāng)在try塊或catch塊中遇到return語句時(shí),finally語句塊將在方法返回之前被執(zhí)行锣笨。在以下4種特殊情況下蝌矛,finally塊不會被執(zhí)行:
1)在finally語句塊中發(fā)生了異常。
2)在前面的代碼中用了System.exit()退出程序错英。
3)程序所在的線程死亡入撒。
4)關(guān)閉CPU。
- try-catch-finally 規(guī)則(異常處理語句的語法規(guī)則):
- 必須在 try 之后添加 catch 或 finally 塊椭岩。try 塊后可同時(shí)接 catch 和 finally 塊茅逮,但至少有一個(gè)塊。
- 必須遵循塊順序:若代碼同時(shí)使用 catch 和 finally 塊判哥,則必須將 catch 塊放在 try 塊之后献雅。
- catch 塊與相應(yīng)的異常類的類型相關(guān)。
- 一個(gè) try 塊可能有多個(gè) catch 塊塌计。若如此惩琉,則執(zhí)行第一個(gè)匹配塊。即Java虛擬機(jī)會把實(shí)際拋出的異常對象依次和各個(gè)catch代碼塊聲明的異常類型匹配夺荒,如果異常對象為某個(gè)異常類型或其子類的實(shí)例瞒渠,就執(zhí)行這個(gè)catch代碼塊,不會再執(zhí)行其他的 catch代碼塊
- 可嵌套 try-catch-finally 結(jié)構(gòu)技扼。
- 在 try-catch-finally 結(jié)構(gòu)中伍玖,可重新拋出異常。
- 除了下列情況剿吻,總將執(zhí)行 finally 做為結(jié)束:JVM 過早終止(調(diào)用 System.exit(int))窍箍;在 finally 塊中拋出一個(gè)未處理的異常;計(jì)算機(jī)斷電丽旅、失火椰棘、或遭遇病毒攻擊。
- try榄笙、catch邪狞、finally語句塊的執(zhí)行順序:
1)當(dāng)try沒有捕獲到異常時(shí):try語句塊中的語句逐一被執(zhí)行,程序?qū)⑻^catch語句塊茅撞,執(zhí)行finally語句塊和其后的語句帆卓;
2)當(dāng)try語句塊里的某條語句出現(xiàn)異常時(shí)巨朦,而沒有處理此異常的catch語句塊時(shí),此異常將會拋給JVM處理剑令,finally語句塊里的語句還是會被執(zhí)行糊啡,但finally語句塊后的語句不會被執(zhí)行;
3)當(dāng)try捕獲到異常吁津,catch語句塊里有處理此異常的情況:在try語句塊中是按照順序來執(zhí)行的棚蓄,當(dāng)執(zhí)行到某一條語句出現(xiàn)異常時(shí),程序?qū)⑻絚atch語句塊碍脏,并與catch語句塊逐一匹配梭依,找到與之對應(yīng)的處理程序,其他的catch語句塊將不會被執(zhí)行潮酒,而try語句塊中,出現(xiàn)異常之后的語句也不會被執(zhí)行邪蛔,catch語句塊執(zhí)行完后急黎,執(zhí)行finally語句塊里的語句,最后執(zhí)行finally語句塊后的語句侧到;
圖示try勃教、catch、finally語句塊的執(zhí)行:
4.2 拋出異常
任何Java代碼都可以拋出異常,如:自己編寫的代碼汞贸、來自Java開發(fā)環(huán)境包中代碼绳军,或者Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)。無論是誰矢腻,都可以通過Java的throw語句拋出異常门驾。從方法中拋出的任何異常都必須使用throws子句。
- throws拋出異常
如果一個(gè)方法可能會出現(xiàn)異常多柑,但沒有能力處理這種異常奶是,可以在方法聲明處用throws子句來聲明拋出異常。例如汽車在運(yùn)行時(shí)可能會出現(xiàn)故障竣灌,汽車本身沒辦法處理這個(gè)故障聂沙,那就讓開車的人來處理。
throws語句用在方法定義時(shí)聲明該方法要拋出的異常類型初嘹,如果拋出的是Exception異常類型及汉,則該方法被聲明為拋出所有的異常。多個(gè)異惩头常可使用逗號分割豁生。throws語句的語法格式為:
1.methodname throws Exception1,Exception2,..,ExceptionN {
}
方法名后的throws Exception1,Exception2,...,ExceptionN 為聲明要拋出的異常列表兔毒。當(dāng)方法拋出異常列表的異常時(shí),方法將不對這些類型及其子類類型的異常作處理甸箱,而拋向調(diào)用該方法的方法育叁,由他去處理。例如:
import java.lang.Exception;
public class TestException {
static void pop() throws NegativeArraySizeException {
// 定義方法并拋出NegativeArraySizeException異常
int[] arr = new int[-3]; // 創(chuàng)建數(shù)組
}
public static void main(String[] args) { // 主方法
try { // try語句處理異常信息
pop(); // 調(diào)用pop()方法
} catch (NegativeArraySizeException e) {
System.out.println("pop()方法拋出的異常");// 輸出異常信息
}
}
}
使用throws關(guān)鍵字將異常拋給調(diào)用者后芍殖,如果調(diào)用者不想處理該異常豪嗽,可以繼續(xù)向上拋出,但最終要有能夠處理該異常的調(diào)用者豌骏。
pop方法沒有處理異常NegativeArraySizeException龟梦,而是由main函數(shù)來處理。
Throws拋出異常的規(guī)則:
1) 如果是不可查異常(unchecked exception)窃躲,即Error计贰、RuntimeException或它們的子類,那么可以不使用throws關(guān)鍵字來聲明要拋出的異常蒂窒,編譯仍能順利通過躁倒,但在運(yùn)行時(shí)會被系統(tǒng)拋出。
2)必須聲明方法可拋出的任何可查異常(checked exception)洒琢。即如果一個(gè)方法可能出現(xiàn)受可查異常秧秉,要么用try-catch語句捕獲,要么用throws子句聲明將它拋出衰抑,否則會導(dǎo)致編譯錯(cuò)誤
3)僅當(dāng)拋出了異常象迎,該方法的調(diào)用者才必須處理或者重新拋出該異常。當(dāng)方法的調(diào)用者無力處理該異常的時(shí)候呛踊,應(yīng)該繼續(xù)拋出砾淌,而不是囫圇吞棗。
4)調(diào)用方法必須遵循任何可查異常的處理和聲明規(guī)則谭网。若覆蓋一個(gè)方法拇舀,則不能聲明與覆蓋方法不同的異常。聲明的任何異常必須是被覆蓋方法所聲明異常的同類或子類蜻底。
例如:
void method1() throws IOException{} //合法
//編譯錯(cuò)誤骄崩,必須捕獲或聲明拋出IOException
void method2(){
method1();
}
//合法,聲明拋出IOException
void method3()throws IOException {
method1();
}
//合法薄辅,聲明拋出Exception要拂,IOException是Exception的子類
void method4()throws Exception {
method1();
}
//合法,捕獲IOException
void method5(){
try{
method1();
}catch(IOException e){…}
}
//編譯錯(cuò)誤站楚,必須捕獲或聲明拋出Exception
void method6(){
try{
method1();
}catch(IOException e){throw new Exception();}
}
//合法脱惰,聲明拋出Exception
void method7()throws Exception{
try{
method1();
}catch(IOException e){throw new Exception();}
}
判斷一個(gè)方法可能會出現(xiàn)異常的依據(jù)如下:
1)方法中有throw語句。例如窿春,以上method7()方法的catch代碼塊有throw語句拉一。
2)調(diào)用了其他方法采盒,其他方法用throws子句聲明拋出某種異常。例如蔚润,method3()方法調(diào)用了method1()方法磅氨,method1()方法聲明拋出IOException,因此嫡纠,在method3()方法中可能會出現(xiàn)IOException烦租。
- 使用throw拋出異常
throw總是出現(xiàn)在函數(shù)體中,用來拋出一個(gè)Throwable類型的異常除盏。程序會在throw語句后立即終止叉橱,它后面的語句執(zhí)行不到,然后在包含它的所有try塊中(可能在上層調(diào)用函數(shù)中)從里向外尋找含有與其匹配的catch子句的try塊者蠕。
我們知道窃祝,異常是異常類的實(shí)例對象,我們可以創(chuàng)建異常類的實(shí)例對象通過throw語句拋出踱侣。該語句的語法格式為:
throw new exceptionname;
例如拋出一個(gè)IOException類的異常對象:
throw new IOException;
要注意的是粪小,throw 拋出的只能夠是可拋出類Throwable 或者其子類的實(shí)例對象。下面的操作是錯(cuò)誤的:
throw new String("exception");
這是因?yàn)镾tring 不是Throwable 類的子類泻仙。
如果拋出了檢查異常糕再,則還應(yīng)該在方法頭部聲明方法可能拋出的異常類型量没。該方法的調(diào)用者也必須檢查處理拋出的異常玉转。
如果所有方法都層層上拋獲取的異常,最終JVM會進(jìn)行處理殴蹄,處理也很簡單究抓,就是打印異常消息和堆棧信息。如果拋出的是Error或RuntimeException袭灯,則該方法的調(diào)用者可選擇處理該異常刺下。
import java.lang.Exception;
public class TestException {
static int quotient(int x, int y) throws MyException { // 定義方法拋出異常
if (y < 0) { // 判斷參數(shù)是否小于0
throw new MyException("除數(shù)不能是負(fù)數(shù)"); // 異常信息
}
return x/y; // 返回值
}
public static void main(String args[]) { // 主方法
int a =3;
int b =0;
try { // try語句包含可能發(fā)生異常的語句
int result = quotient(a, b); // 調(diào)用方法quotient()
} catch (MyException e) { // 處理自定義異常
System.out.println(e.getMessage()); // 輸出異常信息
} catch (ArithmeticException e) { // 處理ArithmeticException異常
System.out.println("除數(shù)不能為0"); // 輸出提示信息
} catch (Exception e) { // 處理其他異常
System.out.println("程序發(fā)生了其他的異常"); // 輸出提示信息
}
}
}
class MyException extends Exception { // 創(chuàng)建自定義異常類
String message; // 定義String類型變量
public MyException(String ErrorMessagr) { // 父類方法
message = ErrorMessagr;
}
public String getMessage() { // 覆蓋getMessage()方法
return message;
}
}
4.3 異常鏈
- 如果調(diào)用quotient(3,-1),將發(fā)生MyException異常稽荧,程序調(diào)轉(zhuǎn)到catch (MyException e)代碼塊中執(zhí)行橘茉;
- 如果調(diào)用quotient(5,0),將會因“除數(shù)為0”錯(cuò)誤引發(fā)ArithmeticException異常姨丈,屬于運(yùn)行時(shí)異常類畅卓,由Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)拋出。quotient()方法沒有捕捉ArithmeticException異常蟋恬,Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)將沿方法調(diào)用棧查到main方法翁潘,將拋出的異常上傳至quotient()方法的調(diào)用者:
int result = quotient(a, b); // 調(diào)用方法quotient()
由于該語句在try監(jiān)控區(qū)域內(nèi),因此傳回的“除數(shù)為0”的ArithmeticException異常由Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)拋出歼争,并匹配catch子句:
catch (ArithmeticException e) { // 處理ArithmeticException異常
System.out.println("除數(shù)不能為0"); // 輸出提示信息
}
處理結(jié)果是輸出“除數(shù)不能為0”拜马。Java這種向上傳遞異常信息的處理機(jī)制渗勘,形成異常鏈。
Java方法拋出的可查異常將依據(jù)調(diào)用棧俩莽、沿著方法調(diào)用的層次結(jié)構(gòu)一直傳遞到具備處理能力的調(diào)用方法旺坠,最高層次到main方法為止。如果異常傳遞到main方法豹绪,而main不具備處理能力价淌,也沒有通過throws聲明拋出該異常,將可能出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤瞒津。
3)如還有其他異常發(fā)生蝉衣,將使用catch (Exception e)捕捉異常。由于Exception是所有異常類的父類巷蚪,如果將catch (Exception e)代碼塊放在其他兩個(gè)代碼塊的前面病毡,后面的代碼塊將永遠(yuǎn)得不到執(zhí)行,就沒有什么意義了屁柏,所以catch語句的順序不可掉換啦膜。
4.4 Throwable類中的常用方法
注意:catch關(guān)鍵字后面括號中的Exception類型的參數(shù)e。Exception就是try代碼塊傳遞給catch代碼塊的變量類型淌喻,e就是變量名僧家。catch代碼塊中語句"e.getMessage();"用于輸出錯(cuò)誤性質(zhì)。通常異常處理常用3個(gè)函數(shù)來獲取異常的有關(guān)信息:
getCause():返回拋出異常的原因裸删。如果 cause 不存在或未知八拱,則返回 null。
getMeage():返回異常的消息信息涯塔。
printStackTrace():對象的堆棧跟蹤輸出至錯(cuò)誤輸出流肌稻,作為字段 System.err 的值。
有時(shí)為了簡單會忽略掉catch語句后的代碼匕荸,這樣try-catch語句就成了一種擺設(shè)爹谭,一旦程序在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了異常,就會忽略處理異常榛搔,而錯(cuò)誤發(fā)生的原因很難查找诺凡。
5.Java常見異常
在Java中提供了一些異常用來描述經(jīng)常發(fā)生的錯(cuò)誤,對于這些異常践惑,有的需要程序員進(jìn)行捕獲處理或聲明拋出腹泌,有的是由Java虛擬機(jī)自動(dòng)進(jìn)行捕獲處理。Java中常見的異常類:
- runtimeException子類:
1童本、 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
數(shù)組索引越界異常真屯。當(dāng)對數(shù)組的索引值為負(fù)數(shù)或大于等于數(shù)組大小時(shí)拋出。
2穷娱、java.lang.ArithmeticException
算術(shù)條件異常绑蔫。譬如:整數(shù)除零等运沦。
3、java.lang.NullPointerException
空指針異常配深。當(dāng)應(yīng)用試圖在要求使用對象的地方使用了null時(shí)携添,拋出該異常。譬如:調(diào)用null對象的實(shí)例方法篓叶、訪問null對象的屬性烈掠、計(jì)算null對象的長度、使用throw語句拋出null等等
4缸托、java.lang.ClassNotFoundException
找不到類異常左敌。當(dāng)應(yīng)用試圖根據(jù)字符串形式的類名構(gòu)造類,而在遍歷CLASSPAH之后找不到對應(yīng)名稱的class文件時(shí)俐镐,拋出該異常矫限。
5、java.lang.NegativeArraySizeException 數(shù)組長度為負(fù)異常
6佩抹、java.lang.ArrayStoreException 數(shù)組中包含不兼容的值拋出的異常
7叼风、java.lang.SecurityException 安全性異常
8、java.lang.IllegalArgumentException 非法參數(shù)異常
2.IOException
IOException:操作輸入流和輸出流時(shí)可能出現(xiàn)的異常棍苹。
EOFException 文件已結(jié)束異常
FileNotFoundException 文件未找到異常
- 其他
ClassCastException 類型轉(zhuǎn)換異常類
ArrayStoreException 數(shù)組中包含不兼容的值拋出的異常
SQLException 操作數(shù)據(jù)庫異常類
NoSuchFieldException 字段未找到異常
NoSuchMethodException 方法未找到拋出的異常
NumberFormatException 字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)字拋出的異常
StringIndexOutOfBoundsException 字符串索引超出范圍拋出的異常
IllegalAccessException 不允許訪問某類異常
InstantiationException 當(dāng)應(yīng)用程序試圖使用Class類中的newInstance()方法創(chuàng)建一個(gè)類的實(shí)例无宿,而指定的類對象無法被實(shí)例化時(shí),拋出該異常
6.自定義異常
使用Java內(nèi)置的異常類可以描述在編程時(shí)出現(xiàn)的大部分異常情況枢里。除此之外孽鸡,用戶還可以自定義異常。用戶自定義異常類坡垫,只需繼承Exception類即可梭灿。
在程序中使用自定義異常類画侣,大體可分為以下幾個(gè)步驟冰悠。
(1)創(chuàng)建自定義異常類。
(2)在方法中通過throw關(guān)鍵字拋出異常對象配乱。
(3)如果在當(dāng)前拋出異常的方法中處理異常溉卓,可以使用try-catch語句捕獲并處理;否則在方法的聲明處通過throws關(guān)鍵字指明要拋出給方法調(diào)用者的異常搬泥,繼續(xù)進(jìn)行下一步操作桑寨。
(4)在出現(xiàn)異常方法的調(diào)用者中捕獲并處理異常。
在上面的“使用throw拋出異撤揲荩”例子已經(jīng)提到了尉尾。
九、JVM調(diào)優(yōu)
(一)-- 一些概念
Java虛擬機(jī)中燥透,數(shù)據(jù)類型可以分為兩類:基本類型和引用類型沙咏”嫱迹基本類型的變量保存原始值,即:他代表的值就是數(shù)值本身肢藐;而引用類型的變量保存引用值故河。“引用值”代表了某個(gè)對象的引用吆豹,而不是對象本身鱼的,對象本身存放在這個(gè)引用值所表示的地址的位置。
基本類型包括:byte,short,int,long,char,float,double,Boolean,returnAddress
引用類型包括:類類型痘煤,接口類型和數(shù)組凑阶。(String也是引用類型)
堆與棧
堆和棧是程序運(yùn)行的關(guān)鍵,很有必要把他們的關(guān)系說清楚衷快。
棧是運(yùn)行時(shí)的單位晌砾,而堆是存儲的單位。
棧解決程序的運(yùn)行問題烦磁,即程序如何執(zhí)行养匈,或者說如何處理數(shù)據(jù);堆解決的是數(shù)據(jù)存儲的問題都伪,即數(shù)據(jù)怎么放呕乎、放在哪兒。
在Java中一個(gè)線程就會相應(yīng)有一個(gè)線程棧與之對應(yīng)陨晶,這點(diǎn)很容易理解猬仁,因?yàn)椴煌木€程執(zhí)行邏輯有所不同,因此需要一個(gè)獨(dú)立的線程棧先誉。而堆則是所有線程共享的湿刽。棧因?yàn)槭沁\(yùn)行單位,因此里面存儲的信息都是跟當(dāng)前線程(或程序)相關(guān)信息的褐耳。包括局部變量诈闺、程序運(yùn)行狀態(tài)、方法返回值等等铃芦;而堆只負(fù)責(zé)存儲對象信息雅镊。
為什么要把堆和棧區(qū)分出來呢?棧中不是也可以存儲數(shù)據(jù)嗎刃滓?
第一仁烹,從軟件設(shè)計(jì)的角度看,棧代表了處理邏輯咧虎,而堆代表了數(shù)據(jù)卓缰。這樣分開,使得處理邏輯更為清晰。分而治之的思想征唬。這種隔離震叮、模塊化的思想在軟件設(shè)計(jì)的方方面面都有體現(xiàn)。
第二鳍鸵,堆與棧的分離苇瓣,使得堆中的內(nèi)容可以被多個(gè)棧共享(也可以理解為多個(gè)線程訪問同一個(gè)對象)。這種共享的收益是很多的偿乖。一方面這種共享提供了一種有效的數(shù)據(jù)交互方式(如:共享內(nèi)存)击罪,另一方面,堆中的共享常量和緩存可以被所有棧訪問贪薪,節(jié)省了空間媳禁。
第三,棧因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)的需要画切,比如保存系統(tǒng)運(yùn)行的上下文竣稽,需要進(jìn)行地址段的劃分。由于棧只能向上增長霍弹,因此就會限制住棧存儲內(nèi)容的能力毫别。而堆不同,堆中的對象是可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)增長的典格,因此棧和堆的拆分岛宦,使得動(dòng)態(tài)增長成為可能,相應(yīng)棧中只需記錄堆中的一個(gè)地址即可耍缴。
第四砾肺,面向?qū)ο缶褪嵌押蜅5耐昝澜Y(jié)合。其實(shí)防嗡,面向?qū)ο蠓绞降某绦蚺c以前結(jié)構(gòu)化的程序在執(zhí)行上沒有任何區(qū)別变汪。但是,面向?qū)ο蟮囊胍铣茫沟脤Υ龁栴}的思考方式發(fā)生了改變裙盾,而更接近于自然方式的思考。當(dāng)我們把對象拆開荣德,你會發(fā)現(xiàn)闷煤,對象的屬性其實(shí)就是數(shù)據(jù)童芹,存放在堆中涮瞻;而對象的行為(方法),就是運(yùn)行邏輯假褪,放在棧中署咽。我們在編寫對象的時(shí)候,其實(shí)即編寫了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),也編寫的處理數(shù)據(jù)的邏輯宁否。不得不承認(rèn)窒升,面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì),確實(shí)很美慕匠。
在Java中饱须,Main函數(shù)就是棧的起始點(diǎn),也是程序的起始點(diǎn)台谊。
程序要運(yùn)行總是有一個(gè)起點(diǎn)的蓉媳。同C語言一樣,java中的Main就是那個(gè)起點(diǎn)锅铅。無論什么java程序酪呻,找到main就找到了程序執(zhí)行的入口:)
堆中存什么?棧中存什么盐须?
堆中存的是對象玩荠。棧中存的是基本數(shù)據(jù)類型和堆中對象的引用。一個(gè)對象的大小是不可估計(jì)的贼邓,或者說是可以動(dòng)態(tài)變化的阶冈,但是在棧中,一個(gè)對象只對應(yīng)了一個(gè)4btye的引用(堆棧分離的好處:))塑径。
為什么不把基本類型放堆中呢眼溶?因?yàn)槠湔加玫目臻g一般是1~8個(gè)字節(jié)——需要空間比較少,而且因?yàn)槭腔绢愋拖拢圆粫霈F(xiàn)動(dòng)態(tài)增長的情況——長度固定堂飞,因此棧中存儲就夠了,如果把他存在堆中是沒有什么意義的(還會浪費(fèi)空間绑咱,后面說明)绰筛。可以這么說描融,基本類型和對象的引用都是存放在棧中铝噩,而且都是幾個(gè)字節(jié)的一個(gè)數(shù),因此在程序運(yùn)行時(shí)窿克,他們的處理方式是統(tǒng)一的骏庸。但是基本類型、對象引用和對象本身就有所區(qū)別了年叮,因?yàn)橐粋€(gè)是棧中的數(shù)據(jù)一個(gè)是堆中的數(shù)據(jù)具被。最常見的一個(gè)問題就是,Java中參數(shù)傳遞時(shí)的問題只损。
Java中的參數(shù)傳遞時(shí)傳值呢一姿?還是傳引用七咧?
要說明這個(gè)問題,先要明確兩點(diǎn):
- 不要試圖與C進(jìn)行類比叮叹,Java中沒有指針的概念
- 程序運(yùn)行永遠(yuǎn)都是在棧中進(jìn)行的艾栋,因而參數(shù)傳遞時(shí),只存在傳遞基本類型和對象引用的問題蛉顽。不會直接傳對象本身蝗砾。
明確以上兩點(diǎn)后。Java在方法調(diào)用傳遞參數(shù)時(shí)携冤,因?yàn)闆]有指針遥诉,所以它都是進(jìn)行傳值調(diào)用(這點(diǎn)可以參考C的傳值調(diào)用)。因此噪叙,很多書里面都說Java是進(jìn)行傳值調(diào)用矮锈,這點(diǎn)沒有問題,而且也簡化的C中復(fù)雜性睁蕾。
但是傳引用的錯(cuò)覺是如何造成的呢苞笨?在運(yùn)行棧中,基本類型和引用的處理是一樣的子眶,都是傳值瀑凝,所以,如果是傳引用的方法調(diào)用臭杰,也同時(shí)可以理解為“傳引用值”的傳值調(diào)用粤咪,即引用的處理跟基本類型是完全一樣的。但是當(dāng)進(jìn)入被調(diào)用方法時(shí)渴杆,被傳遞的這個(gè)引用的值寥枝,被程序解釋(或者查找)到堆中的對象,這個(gè)時(shí)候才對應(yīng)到真正的對象磁奖。如果此時(shí)進(jìn)行修改囊拜,修改的是引用對應(yīng)的對象,而不是引用本身比搭,即:修改的是堆中的數(shù)據(jù)冠跷。所以這個(gè)修改是可以保持的了。
對象身诺,從某種意義上說蜜托,是由基本類型組成的∶股模可以把一個(gè)對象看作為一棵樹橄务,對象的屬性如果還是對象,則還是一顆樹(即非葉子節(jié)點(diǎn))同廉,基本類型則為樹的葉子節(jié)點(diǎn)仪糖。
程序參數(shù)傳遞時(shí)柑司,被傳遞的值本身都是不能進(jìn)行修改的迫肖,但是锅劝,如果這個(gè)值是一個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn)(即一個(gè)對象引用),則可以修改這個(gè)節(jié)點(diǎn)下面的所有內(nèi)容蟆湖。
堆和棧中故爵,棧是程序運(yùn)行最根本的東西。程序運(yùn)行可以沒有堆隅津,但是不能沒有棧诬垂。而堆是為棧進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲服務(wù),說白了堆就是一塊共享的內(nèi)存伦仍。不過结窘,正是因?yàn)槎押蜅5姆蛛x的思想,才使得Java的垃圾回收成為可能充蓝。
Java中隧枫,棧的大小通過-Xss來設(shè)置,當(dāng)棧中存儲數(shù)據(jù)比較多時(shí)谓苟,需要適當(dāng)調(diào)大這個(gè)值官脓,否則會出現(xiàn)java.lang.StackOverflowError異常。常見的出現(xiàn)這個(gè)異常的是無法返回的遞歸涝焙,因?yàn)榇藭r(shí)棧中保存的信息都是方法返回的記錄點(diǎn)卑笨。
1.(二)一些概念
Java對象的大小
基本數(shù)據(jù)的類型的大小是固定的,這里就不多說了仑撞。對于非基本類型的Java對象赤兴,其大小就值得商榷。
在Java中隧哮,一個(gè)空Object對象的大小是8byte搀缠,這個(gè)大小只是保存堆中一個(gè)沒有任何屬性的對象的大小〗ǎ看下面語句:
Object ob = new Object();
這樣在程序中完成了一個(gè)Java對象的生命艺普,但是它所占的空間為:4byte+8byte。4byte是上面部分所說的Java棧中保存引用的所需要的空間鉴竭。而那8byte則是Java堆中對象的信息歧譬。因?yàn)樗械腏ava非基本類型的對象都需要默認(rèn)繼承Object對象,因此不論什么樣的Java對象搏存,其大小都必須是大于8byte瑰步。
有了Object對象的大小,我們就可以計(jì)算其他對象的大小了璧眠。
Class NewObject {
int count;
boolean flag;
Object ob;
}
其大小為:空對象大小(8byte)+int大小(4byte)+Boolean大小(1byte)+空Object引用的大小(4byte)=17byte缩焦。但是因?yàn)镴ava在對對象內(nèi)存分配時(shí)都是以8的整數(shù)倍來分读虏,因此大于17byte的最接近8的整數(shù)倍的是24,因此此對象的大小為24byte袁滥。
這里需要注意一下基本類型的包裝類型的大小盖桥。因?yàn)檫@種包裝類型已經(jīng)成為對象了,因此需要把他們作為對象來看待。包裝類型的大小至少是12byte(聲明一個(gè)空Object至少需要的空間),而且12byte沒有包含任何有效信息线脚,同時(shí),因?yàn)镴ava對象大小是8的整數(shù)倍塑荒,因此一個(gè)基本類型包裝類的大小至少是16byte。這個(gè)內(nèi)存占用是很恐怖的姜挺,它是使用基本類型的N倍(N>2)齿税,有些類型的內(nèi)存占用更是夸張(隨便想下就知道了)。因此炊豪,可能的話應(yīng)盡量少使用包裝類凌箕。在JDK5.0以后,因?yàn)榧尤肓俗詣?dòng)類型裝換溜在,因此陌知,Java虛擬機(jī)會在存儲方面進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。
引用類型
對象引用類型分為強(qiáng)引用掖肋、軟引用仆葡、弱引用和虛引用。
強(qiáng)引用:就是我們一般聲明對象是時(shí)虛擬機(jī)生成的引用志笼,強(qiáng)引用環(huán)境下沿盅,垃圾回收時(shí)需要嚴(yán)格判斷當(dāng)前對象是否被強(qiáng)引用,如果被強(qiáng)引用纫溃,則不會被垃圾回收
軟引用:軟引用一般被做為緩存來使用腰涧。與強(qiáng)引用的區(qū)別是,軟引用在垃圾回收時(shí)紊浩,虛擬機(jī)會根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的剩余內(nèi)存來決定是否對軟引用進(jìn)行回收窖铡。如果剩余內(nèi)存比較緊張,則虛擬機(jī)會回收軟引用所引用的空間坊谁;如果剩余內(nèi)存相對富裕费彼,則不會進(jìn)行回收。換句話說口芍,虛擬機(jī)在發(fā)生OutOfMemory時(shí)箍铲,肯定是沒有軟引用存在的。
弱引用:弱引用與軟引用類似鬓椭,都是作為緩存來使用颠猴。但與軟引用不同关划,弱引用在進(jìn)行垃圾回收時(shí),是一定會被回收掉的翘瓮,因此其生命周期只存在于一個(gè)垃圾回收周期內(nèi)贮折。
強(qiáng)引用不用說,我們系統(tǒng)一般在使用時(shí)都是用的強(qiáng)引用春畔。而“軟引用”和“弱引用”比較少見脱货。他們一般被作為緩存使用岛都,而且一般是在內(nèi)存大小比較受限的情況下做為緩存律姨。因?yàn)槿绻麅?nèi)存足夠大的話,可以直接使用強(qiáng)引用作為緩存即可臼疫,同時(shí)可控性更高择份。因而,他們常見的是被使用在桌面應(yīng)用系統(tǒng)的緩存烫堤。
2.(三)-基本垃圾回收算法
可以從不同的的角度去劃分垃圾回收算法:
按照基本回收策略分
引用計(jì)數(shù)(Reference Counting):
比較古老的回收算法荣赶。原理是此對象有一個(gè)引用,即增加一個(gè)計(jì)數(shù)鸽斟,刪除一個(gè)引用則減少一個(gè)計(jì)數(shù)拔创。垃圾回收時(shí),只用收集計(jì)數(shù)為0的對象富蓄。此算法最致命的是無法處理循環(huán)引用的問題剩燥。
標(biāo)記-清除(Mark-Sweep)
此算法執(zhí)行分兩階段。第一階段從引用根節(jié)點(diǎn)開始標(biāo)記所有被引用的對象立倍,第二階段遍歷整個(gè)堆灭红,把未標(biāo)記的對象清除。此算法需要暫停整個(gè)應(yīng)用口注,同時(shí)变擒,會產(chǎn)生內(nèi)存碎片。
復(fù)制(Copying)
此算法把內(nèi)存空間劃為兩個(gè)相等的區(qū)域寝志,每次只使用其中一個(gè)區(qū)域娇斑。垃圾回收時(shí),遍歷當(dāng)前使用區(qū)域材部,把正在使用中的對象復(fù)制到另外一個(gè)區(qū)域中毫缆。此算法每次只處理正在使用中的對象,因此復(fù)制成本比較小败富,同時(shí)復(fù)制過去以后還能進(jìn)行相應(yīng)的內(nèi)存整理悔醋,不會出現(xiàn)“碎片”問題。當(dāng)然兽叮,此算法的缺點(diǎn)也是很明顯的芬骄,就是需要兩倍內(nèi)存空間猾愿。
標(biāo)記-整理(Mark-Compact)
此算法結(jié)合了“標(biāo)記-清除”和“復(fù)制”兩個(gè)算法的優(yōu)點(diǎn)。也是分兩階段账阻,第一階段從根節(jié)點(diǎn)開始標(biāo)記所有被引用對象蒂秘,第二階段遍歷整個(gè)堆,把清除未標(biāo)記對象并且把存活對象“壓縮”到堆的其中一塊淘太,按順序排放姻僧。此算法避免了“標(biāo)記-清除”的碎片問題,同時(shí)也避免了“復(fù)制”算法的空間問題蒲牧。
按分區(qū)對待的方
增量收集(Incremental Collecting):實(shí)時(shí)垃圾回收算法撇贺,即:在應(yīng)用進(jìn)行的同時(shí)進(jìn)行垃圾回收。不知道什么原因JDK5.0中的收集器沒有使用這種算法的冰抢。
分代收集(Generational Collecting):基于對對象生命周期分析后得出的垃圾回收算法松嘶。把對象分為年青代、年老代挎扰、持久代翠订,對不同生命周期的對象使用不同的算法(上述方式中的一個(gè))進(jìn)行回收。現(xiàn)在的垃圾回收器(從J2SE1.2開始)都是使用此算法的遵倦。
按系統(tǒng)線程分
串行收集:串行收集使用單線程處理所有垃圾回收工作尽超,因?yàn)闊o需多線程交互,實(shí)現(xiàn)容易梧躺,而且效率比較高似谁。但是,其局限性也比較明顯燥狰,即無法使用多處理器的優(yōu)勢棘脐,所以此收集適合單處理器機(jī)器。當(dāng)然龙致,此收集器也可以用在小數(shù)據(jù)量(100M左右)情況下的多處理器機(jī)器上蛀缝。
并行收集:并行收集使用多線程處理垃圾回收工作,因而速度快目代,效率高屈梁。而且理論上CPU數(shù)目越多,越能體現(xiàn)出并行收集器的優(yōu)勢榛了。
并發(fā)收集:相對于串行收集和并行收集而言在讶,前面兩個(gè)在進(jìn)行垃圾回收工作時(shí),需要暫停整個(gè)運(yùn)行環(huán)境霜大,而只有垃圾回收程序在運(yùn)行构哺,因此,系統(tǒng)在垃圾回收時(shí)會有明顯的暫停,而且暫停時(shí)間會因?yàn)槎言酱蠖介L曙强。
3.(四)-垃圾回收面臨的問題
上面說到的“引用計(jì)數(shù)”法残拐,通過統(tǒng)計(jì)控制生成對象和刪除對象時(shí)的引用數(shù)來判斷。垃圾回收程序收集計(jì)數(shù)為0的對象即可碟嘴。但是這種方法無法解決循環(huán)引用溪食。所以,后來實(shí)現(xiàn)的垃圾判斷算法中娜扇,都是從程序運(yùn)行的根節(jié)點(diǎn)出發(fā)错沃,遍歷整個(gè)對象引用,查找存活的對象雀瓢。那么在這種方式的實(shí)現(xiàn)中枢析,垃圾回收從哪兒開始的呢?即致燥,從哪兒開始查找哪些對象是正在被當(dāng)前系統(tǒng)使用的登疗。上面分析的堆和棧的區(qū)別排截,其中棧是真正進(jìn)行程序執(zhí)行地方嫌蚤,所以要獲取哪些對象正在被使用,則需要從Java棧開始断傲。同時(shí)脱吱,一個(gè)棧是與一個(gè)線程對應(yīng)的,因此认罩,如果有多個(gè)線程的話箱蝠,則必須對這些線程對應(yīng)的所有的棧進(jìn)行檢查。
同時(shí)垦垂,除了棧外宦搬,還有系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的寄存器等,也是存儲程序運(yùn)行數(shù)據(jù)的劫拗。這樣间校,以棧或寄存器中的引用為起點(diǎn)页慷,我們可以找到堆中的對象憔足,又從這些對象找到對堆中其他對象的引用,這種引用逐步擴(kuò)展酒繁,最終以null引用或者基本類型結(jié)束滓彰,這樣就形成了一顆以Java棧中引用所對應(yīng)的對象為根節(jié)點(diǎn)的一顆對象樹,如果棧中有多個(gè)引用州袒,則最終會形成多顆對象樹揭绑。在這些對象樹上的對象,都是當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行所需要的對象郎哭,不能被垃圾回收他匪。而其他剩余對象弓叛,則可以視為無法被引用到的對象,可以被當(dāng)做垃圾進(jìn)行回收诚纸。
因此撰筷,垃圾回收的起點(diǎn)是一些根對象(java棧, 靜態(tài)變量, 寄存器...)。而最簡單的Java棧就是Java程序執(zhí)行的main函數(shù)畦徘。這種回收方式毕籽,也是上面提到的“標(biāo)記-清除”的回收方式
如何處理碎片
由于不同Java對象存活時(shí)間是不一定的,因此井辆,在程序運(yùn)行一段時(shí)間以后关筒,如果不進(jìn)行內(nèi)存整理,就會出現(xiàn)零散的內(nèi)存碎片杯缺。碎片最直接的問題就是會導(dǎo)致無法分配大塊的內(nèi)存空間蒸播,以及程序運(yùn)行效率降低。所以萍肆,在上面提到的基本垃圾回收算法中袍榆,“復(fù)制”方式和“標(biāo)記-整理”方式,都可以解決碎片的問題塘揣。
如何解決同時(shí)存在的對象創(chuàng)建和對象回收問題
垃圾回收線程是回收內(nèi)存的包雀,而程序運(yùn)行線程則是消耗(或分配)內(nèi)存的,一個(gè)回收內(nèi)存亲铡,一個(gè)分配內(nèi)存才写,從這點(diǎn)看,兩者是矛盾的奖蔓。因此赞草,在現(xiàn)有的垃圾回收方式中,要進(jìn)行垃圾回收前吆鹤,一般都需要暫停整個(gè)應(yīng)用(即:暫停內(nèi)存的分配)厨疙,然后進(jìn)行垃圾回收,回收完成后再繼續(xù)應(yīng)用檀头。這種實(shí)現(xiàn)方式是最直接轰异,而且最有效的解決二者矛盾的方式。但是這種方式有一個(gè)很明顯的弊端暑始,就是當(dāng)堆空間持續(xù)增大時(shí)搭独,垃圾回收的時(shí)間也將會相應(yīng)的持續(xù)增大,對應(yīng)應(yīng)用暫停的時(shí)間也會相應(yīng)的增大廊镜。一些對相應(yīng)時(shí)間要求很高的應(yīng)用牙肝,比如最大暫停時(shí)間要求是幾百毫秒,那么當(dāng)堆空間大于幾個(gè)G時(shí),就很有可能超過這個(gè)限制配椭,在這種情況下虫溜,垃圾回收將會成為系統(tǒng)運(yùn)行的一個(gè)瓶頸。為解決這種矛盾股缸,有了并發(fā)垃圾回收算法衡楞,使用這種算法,垃圾回收線程與程序運(yùn)行線程同時(shí)運(yùn)行敦姻。在這種方式下瘾境,解決了暫停的問題,但是因?yàn)樾枰谛律蓪ο蟮耐瑫r(shí)又要回收對象镰惦,算法復(fù)雜性會大大增加迷守,系統(tǒng)的處理能力也會相應(yīng)降低,同時(shí)旺入,“碎片”問題將會比較難解決兑凿。
為什么要分代
分代的垃圾回收策略,是基于這樣一個(gè)事實(shí):不同的對象的生命周期是不一樣的茵瘾。因此礼华,不同生命周期的對象可以采取不同的收集方式,以便提高回收效率龄捡。
在Java程序運(yùn)行的過程中卓嫂,會產(chǎn)生大量的對象,其中有些對象是與業(yè)務(wù)信息相關(guān)聘殖,比如Http請求中的Session對象、線程行瑞、Socket連接奸腺,這類對象跟業(yè)務(wù)直接掛鉤,因此生命周期比較長血久。但是還有一些對象突照,主要是程序運(yùn)行過程中生成的臨時(shí)變量,這些對象生命周期會比較短氧吐,比如:String對象讹蘑,由于其不變類的特性,系統(tǒng)會產(chǎn)生大量的這些對象筑舅,有些對象甚至只用一次即可回收座慰。
試想,在不進(jìn)行對象存活時(shí)間區(qū)分的情況下翠拣,每次垃圾回收都是對整個(gè)堆空間進(jìn)行回收版仔,花費(fèi)時(shí)間相對會長,同時(shí),因?yàn)槊看位厥斩夹枰闅v所有存活對象蛮粮,但實(shí)際上益缎,對于生命周期長的對象而言,這種遍歷是沒有效果的然想,因?yàn)榭赡苓M(jìn)行了很多次遍歷莺奔,但是他們依舊存在。因此变泄,分代垃圾回收采用分治的思想弊仪,進(jìn)行代的劃分,把不同生命周期的對象放在不同代上杖刷,不同代上采用最適合它的垃圾回收方式進(jìn)行回收励饵。
如何分代
如圖所示:虛擬機(jī)中的共劃分為三個(gè)代:年輕代(Young Generation)、年老點(diǎn)(Old Generation)和持久代(Permanent Generation)滑燃。其中持久代主要存放的是Java類的類信息役听,與垃圾收集要收集的Java對象關(guān)系不大。年輕代和年老代的劃分是對垃圾收集影響比較大的表窘。
年輕代:
所有新生成的對象首先都是放在年輕代的典予。年輕代的目標(biāo)就是盡可能快速的收集掉那些生命周期短的對象。年輕代分三個(gè)區(qū)乐严。一個(gè)Eden區(qū)瘤袖,兩個(gè)Survivor區(qū)(一般而言)。大部分對象在Eden區(qū)中生成昂验。當(dāng)Eden區(qū)滿時(shí)捂敌,還存活的對象將被復(fù)制到Survivor區(qū)(兩個(gè)中的一個(gè)),當(dāng)這個(gè)Survivor區(qū)滿時(shí)既琴,此區(qū)的存活對象將被復(fù)制到另外一個(gè)Survivor區(qū)占婉,當(dāng)這個(gè)Survivor去也滿了的時(shí)候,從第一個(gè)Survivor區(qū)復(fù)制過來的并且此時(shí)還存活的對象甫恩,將被復(fù)制“年老區(qū)(Tenured)”逆济。需要注意,Survivor的兩個(gè)區(qū)是對稱的磺箕,沒先后關(guān)系奖慌,所以同一個(gè)區(qū)中可能同時(shí)存在從Eden復(fù)制過來 對象,和從前一個(gè)Survivor復(fù)制過來的對象松靡,而復(fù)制到年老區(qū)的只有從第一個(gè)Survivor去過來的對象。而且击困,Survivor區(qū)總有一個(gè)是空的涎劈。同時(shí)广凸,根據(jù)程序需要,Survivor區(qū)是可以配置為多個(gè)的(多于兩個(gè))蛛枚,這樣可以增加對象在年輕代中的存在時(shí)間谅海,減少被放到年老代的可能。
年老代:
在年輕代中經(jīng)歷了N次垃圾回收后仍然存活的對象蹦浦,就會被放到年老代中扭吁。因此,可以認(rèn)為年老代中存放的都是一些生命周期較長的對象盲镶。
持久代:
用于存放靜態(tài)文件侥袜,如今Java類、方法等溉贿。持久代對垃圾回收沒有顯著影響枫吧,但是有些應(yīng)用可能動(dòng)態(tài)生成或者調(diào)用一些class,例如Hibernate等宇色,在這種時(shí)候需要設(shè)置一個(gè)比較大的持久代空間來存放這些運(yùn)行過程中新增的類九杂。持久代大小通過-XX:MaxPermSize=<N>進(jìn)行設(shè)置。
什么情況下觸發(fā)垃圾回收
由于對象進(jìn)行了分代處理宣蠕,因此垃圾回收區(qū)域例隆、時(shí)間也不一樣。GC有兩種類型:Scavenge GC和Full GC抢蚀。
Scavenge GC
一般情況下镀层,當(dāng)新對象生成,并且在Eden申請空間失敗時(shí)皿曲,就會觸發(fā)Scavenge GC唱逢,對Eden區(qū)域進(jìn)行GC,清除非存活對象谷饿,并且把尚且存活的對象移動(dòng)到Survivor區(qū)惶我。然后整理Survivor的兩個(gè)區(qū)。這種方式的GC是對年輕代的Eden區(qū)進(jìn)行博投,不會影響到年老代。因?yàn)榇蟛糠謱ο蠖际菑腅den區(qū)開始的盯蝴,同時(shí)Eden區(qū)不會分配的很大毅哗,所以Eden區(qū)的GC會頻繁進(jìn)行。因而捧挺,一般在這里需要使用速度快虑绵、效率高的算法,使Eden去能盡快空閑出來闽烙。
Full GC
對整個(gè)堆進(jìn)行整理翅睛,包括Young声搁、Tenured和Perm。Full GC因?yàn)樾枰獙φ麄€(gè)對進(jìn)行回收捕发,所以比Scavenge GC要慢疏旨,因此應(yīng)該盡可能減少Full GC的次數(shù)。在對JVM調(diào)優(yōu)的過程中扎酷,很大一部分工作就是對于FullGC的調(diào)節(jié)檐涝。有如下原因可能導(dǎo)致Full GC:
· 年老代(Tenured)被寫滿
· 持久代(Perm)被寫滿
· System.gc()被顯示調(diào)用
·上一次GC之后Heap的各域分配策略動(dòng)態(tài)變化
5.(六)-分代垃圾回收詳述2
選擇合適的垃圾收集算法
串行收集器
用單線程處理所有垃圾回收工作,因?yàn)闊o需多線程交互法挨,所以效率比較高谁榜。但是,也無法使用多處理器的優(yōu)勢凡纳,所以此收集器適合單處理器機(jī)器窃植。當(dāng)然,此收集器也可以用在小數(shù)據(jù)量(100M左右)情況下的多處理器機(jī)器上荐糜∠锪可以使用-XX:+UseSerialGC打開。
并行收集器
對年輕代進(jìn)行并行垃圾回收狞尔,因此可以減少垃圾回收時(shí)間丛版。一般在多線程多處理器機(jī)器上使用。使用-XX:+UseParallelGC.打開偏序。并行收集器在J2SE5.0第六6更新上引入页畦,在Java SE6.0中進(jìn)行了增強(qiáng)--可以對年老代進(jìn)行并行收集。如果年老代不使用并發(fā)收集的話研儒,默認(rèn)是使用單線程進(jìn)行垃圾回收豫缨,因此會制約擴(kuò)展能力。使用-XX:+UseParallelOldGC打開端朵。
使用-XX:ParallelGCThreads=<N>設(shè)置并行垃圾回收的線程數(shù)好芭。此值可以設(shè)置與機(jī)器處理器數(shù)量相等。
此收集器可以進(jìn)行如下配置:
最大垃圾回收暫停:指定垃圾回收時(shí)的最長暫停時(shí)間冲呢,通過-XX:MaxGCPauseMillis=<N>指定舍败。<N>為毫秒.如果指定了此值的話,堆大小和垃圾回收相關(guān)參數(shù)會進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到指定值敬拓。設(shè)定此值可能會減少應(yīng)用的吞吐量邻薯。
吞吐量:吞吐量為垃圾回收時(shí)間與非垃圾回收時(shí)間的比值,通過-XX:GCTimeRatio=<N>來設(shè)定乘凸,公式為1/(1+N)厕诡。例如,-XX:GCTimeRatio=19時(shí)营勤,表示5%的時(shí)間用于垃圾回收灵嫌。默認(rèn)情況為99壹罚,即1%的時(shí)間用于垃圾回收。
并發(fā)收集器
可以保證大部分工作都并發(fā)進(jìn)行(應(yīng)用不停止)寿羞,垃圾回收只暫停很少的時(shí)間猖凛,此收集器適合對響應(yīng)時(shí)間要求比較高的中、大規(guī)模應(yīng)用稠曼。使用-XX:+UseConcMarkSweepGC打開形病。
并發(fā)收集器主要減少年老代的暫停時(shí)間,他在應(yīng)用不停止的情況下使用獨(dú)立的垃圾回收線程霞幅,跟蹤可達(dá)對象漠吻。在每個(gè)年老代垃圾回收周期中,在收集初期并發(fā)收集器 會對整個(gè)應(yīng)用進(jìn)行簡短的暫停司恳,在收集中還會再暫停一次途乃。第二次暫停會比第一次稍長,在此過程中多個(gè)線程同時(shí)進(jìn)行垃圾回收工作扔傅。
并發(fā)收集器使用處理器換來短暫的停頓時(shí)間耍共。在一個(gè)N個(gè)處理器的系統(tǒng)上,并發(fā)收集部分使用K/N個(gè)可用處理器進(jìn)行回收猎塞,一般情況下1<=K<=N/4试读。
在只有一個(gè)處理器的主機(jī)上使用并發(fā)收集器,設(shè)置為incremental mode模式也可獲得較短的停頓時(shí)間荠耽。
浮動(dòng)垃圾:由于在應(yīng)用運(yùn)行的同時(shí)進(jìn)行垃圾回收钩骇,所以有些垃圾可能在垃圾回收進(jìn)行完成時(shí)產(chǎn)生,這樣就造成了“Floating Garbage”铝量,這些垃圾需要在下次垃圾回收周期時(shí)才能回收掉倘屹。所以,并發(fā)收集器一般需要20%的預(yù)留空間用于這些浮動(dòng)垃圾慢叨。
Concurrent Mode Failure:并發(fā)收集器在應(yīng)用運(yùn)行時(shí)進(jìn)行收集纽匙,所以需要保證堆在垃圾回收的這段時(shí)間有足夠的空間供程序使用,否則拍谐,垃圾回收還未完成烛缔,堆空間先滿了。這種情況下將會發(fā)生“并發(fā)模式失敗”轩拨,此時(shí)整個(gè)應(yīng)用將會暫停力穗,進(jìn)行垃圾回收。
啟動(dòng)并發(fā)收集器:因?yàn)椴l(fā)收集在應(yīng)用運(yùn)行時(shí)進(jìn)行收集气嫁,所以必須保證收集完成之前有足夠的內(nèi)存空間供程序使用,否則會出現(xiàn)“Concurrent Mode Failure”够坐。通過設(shè)置-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=<N>指定還有多少剩余堆時(shí)開始執(zhí)行并發(fā)收集
小結(jié)
串行處理器:
--適用情況:數(shù)據(jù)量比較写缦(100M左右)崖面;單處理器下并且對響應(yīng)時(shí)間無要求的應(yīng)用。
--缺點(diǎn):只能用于小型應(yīng)用
并行處理器:
--適用情況:“對吞吐量有高要求”梯影,多CPU巫员、對應(yīng)用響應(yīng)時(shí)間無要求的中、大型應(yīng)用甲棍。舉例:后臺處理简识、科學(xué)計(jì)算。
--缺點(diǎn):垃圾收集過程中應(yīng)用響應(yīng)時(shí)間可能加長
并發(fā)處理器:
--適用情況:“對響應(yīng)時(shí)間有高要求”感猛,多CPU七扰、對應(yīng)用響應(yīng)時(shí)間有較高要求的中、大型應(yīng)用陪白。舉例:Web服務(wù)器/應(yīng)用服務(wù)器颈走、電信交換、集成開發(fā)環(huán)境咱士。