day05 【異常裹赴、線程】
主要內容
- 異常睛低、線程
教學目標
- 能夠辨別程序中異常和錯誤的區(qū)別
- 說出異常的分類
- 說出虛擬機處理異常的方式
- 列舉出常見的三個運行期異常
- 能夠使用try...catch關鍵字處理異常
- 能夠使用throws關鍵字處理異常
- 能夠自定義異常類
- 能夠處理自定義異常類
- 說出進程的概念
- 說出線程的概念
- 能夠理解并發(fā)與并行的區(qū)別
- 能夠開啟新線程
第一章 異常
1.1 異常概念
異常，就是不正常的意思磕昼。在生活中:醫(yī)生說,你的身體某個部位有異常,該部位和正常相比有點不同,該部位的功能將受影響.在程序中的意思就是：
- 異常 ：指的是程序在執(zhí)行過程中卷雕，出現(xiàn)的非正常的情況，最終會導致JVM的非正常停止票从。
在Java等面向對象的編程語言中漫雕，異常本身是一個類，產(chǎn)生異常就是創(chuàng)建異常對象并拋出了一個異常對象纫骑。Java處理異常的方式是中斷處理蝎亚。
異常指的并不是語法錯誤,語法錯了,編譯不通過,不會產(chǎn)生字節(jié)碼文件,根本不能運行.
1.2 異常體系
異常機制其實是幫助我們找到程序中的問題，異常的根類是java.lang.Throwable先馆，其下有兩個子類：java.lang.Error與java.lang.Exception发框，平常所說的異常指java.lang.Exception。
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Throwable體系：
- Error:嚴重錯誤Error煤墙，無法通過處理的錯誤梅惯，只能事先避免，好比絕癥仿野。
- Exception:表示異常铣减，異常產(chǎn)生后程序員可以通過代碼的方式糾正，使程序繼續(xù)運行脚作，是必須要處理的葫哗。好比感冒、闌尾炎球涛。
Throwable中的常用方法：
-
public void printStackTrace():打印異常的詳細信息劣针。包含了異常的類型,異常的原因,還包括異常出現(xiàn)的位置,在開發(fā)和調試階段,都得使用printStackTrace。
-
public String getMessage():獲取發(fā)生異常的原因亿扁。提示給用戶的時候,就提示錯誤原因捺典。
public String toString():獲取異常的類型和異常描述信息(不用)。
出現(xiàn)異常,不要緊張,把異常的簡單類名,拷貝到API中去查从祝。
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1.3 異常分類
我們平常說的異常就是指Exception襟己，因為這類異常一旦出現(xiàn)，我們就要對代碼進行更正牍陌，修復程序擎浴。
異常(Exception)的分類:根據(jù)在編譯時期還是運行時期去檢查異常?
- 編譯時期異常:checked異常估盘。在編譯時期,就會檢查,如果沒有處理異常,則編譯失敗湿蛔。(如日期格式化異常)
- 運行時期異常:runtime異常比搭。在運行時期,檢查異常.在編譯時期,運行異常不會編譯器檢測(不報錯)匣砖。(如數(shù)學異常)
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1.4 異常的產(chǎn)生過程解析
先運行下面的程序沾鳄，程序會產(chǎn)生一個數(shù)組索引越界異常ArrayIndexOfBoundsException淆储。我們通過圖解來解析下異常產(chǎn)生的過程潭千。
工具類
public class ArrayTools {
// 對給定的數(shù)組通過給定的角標獲取元素躏率。
public static int getElement(int[] arr, int index) {
int element = arr[index];
return element;
}
}
測試類
public class ExceptionDemo {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 34, 12, 67 };
intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
System.out.println("num=" + num);
System.out.println("over");
}
}
上述程序執(zhí)行過程圖解：
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第二章 異常的處理
Java異常處理的五個關鍵字：try怀泊、catch茫藏、finally、throw霹琼、throws
2.1 拋出異常throw
在編寫程序時务傲，我們必須要考慮程序出現(xiàn)問題的情況。比如枣申，在定義方法時售葡，方法需要接受參數(shù)。那么忠藤，當調用方法使用接受到的參數(shù)時挟伙，首先需要先對參數(shù)數(shù)據(jù)進行合法的判斷，數(shù)據(jù)若不合法模孩，就應該告訴調用者尖阔，傳遞合法的數(shù)據(jù)進來。這時需要使用拋出異常的方式來告訴調用者榨咐。
在java中介却，提供了一個throw關鍵字，它用來拋出一個指定的異常對象块茁。那么齿坷，拋出一個異常具體如何操作呢？
創(chuàng)建一個異常對象数焊。封裝一些提示信息(信息可以自己編寫)永淌。
-
需要將這個異常對象告知給調用者。怎么告知呢昌跌？怎么將這個異常對象傳遞到調用者處呢仰禀？通過關鍵字throw就可以完成。throw 異常對象蚕愤。
throw用在方法內答恶，用來拋出一個異常對象，將這個異常對象傳遞到調用者處萍诱，并結束當前方法的執(zhí)行悬嗓。
使用格式：
throw new 異常類名(參數(shù));
例如：
throw new NullPointerException("要訪問的arr數(shù)組不存在");
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("該索引在數(shù)組中不存在裕坊，已超出范圍");
學習完拋出異常的格式后，我們通過下面程序演示下throw的使用周瞎。
public class ThrowDemo {
public static void main(String[] args) {
//創(chuàng)建一個數(shù)組
int[] arr = {2,4,52,2};
//根據(jù)索引找對應的元素
int index = 4;
int element = getElement(arr, index);
System.out.println(element);
System.out.println("over");
}
/*
* 根據(jù) 索引找到數(shù)組中對應的元素
*/
public static int getElement(int[] arr,int index){
//判斷 索引是否越界
if(index<0 || index>arr.length-1){
/*
判斷條件如果滿足苗缩，當執(zhí)行完throw拋出異常對象后，方法已經(jīng)無法繼續(xù)運算酱讶。
這時就會結束當前方法的執(zhí)行，并將異常告知給調用者泻肯。這時就需要通過異常來解決。
*/
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥們慰照，角標越界了~~~");
}
int element = arr[index];
return element;
}
}
注意：如果產(chǎn)生了問題灶挟，我們就會throw將問題描述類即異常進行拋出毒租，也就是將問題返回給該方法的調用者。
那么對于調用者來說榛泛，該怎么處理呢噩斟？一種是進行捕獲處理，另一種就是繼續(xù)講問題聲明出去剃允，使用throws聲明處理。
2.2 Objects非空判斷
還記得我們學習過一個類Objects嗎椒楣，曾經(jīng)提到過它由一些靜態(tài)的實用方法組成牡肉，這些方法是null-save（空指針安全的）或null-tolerant（容忍空指針的），那么在它的源碼中毛俏，對對象為null的值進行了拋出異常操作饲窿。
-
public static <T> T requireNonNull(T obj):查看指定引用對象不是null。
查看源碼發(fā)現(xiàn)這里對為null的進行了拋出異常操作：
public static <T> T requireNonNull(T obj) {
if (obj == null)
throw new NullPointerException();
return obj;
}
2.3 聲明異常throws
聲明異常：將問題標識出來阀溶，報告給調用者。如果方法內通過throw拋出了編譯時異常银锻，而沒有捕獲處理（稍后講解該方式），那么必須通過throws進行聲明腐碱，讓調用者去處理掉弛。
關鍵字throws運用于方法聲明之上,用于表示當前方法不處理異常,而是提醒該方法的調用者來處理異常(拋出異常).
聲明異常格式：
修飾符 返回值類型 方法名(參數(shù)) throws 異常類名1,異常類名2…{ }
聲明異常的代碼演示：
public class ThrowsDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
read("a.txt");
}
// 如果定義功能時有問題發(fā)生需要報告給調用者殃饿∮蟪Γ可以通過在方法上使用throws關鍵字進行聲明
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt這個文件
// 我假設 如果不是 a.txt 認為 該文件不存在 是一個錯誤 也就是異常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
throws用于進行異常類的聲明乎芳，若該方法可能有多種異常情況產(chǎn)生帖池，那么在throws后面可以寫多個異常類睡汹，用逗號隔開。
public class ThrowsDemo2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
read("a.txt");
}
public static void read(String path)throws FileNotFoundException, IOException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt這個文件
// 我假設 如果不是 a.txt 認為 該文件不存在 是一個錯誤 也就是異常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
if (!path.equals("b.txt")) {
throw new IOException();
}
}
}
2.4 捕獲異常try…catch
如果異常出現(xiàn)的話,會立刻終止程序,所以我們得處理異常:
- 該方法不處理,而是聲明拋出,由該方法的調用者來處理(throws)原在。
- 在方法中使用try-catch的語句塊來處理異常。
try-catch的方式就是捕獲異常彤叉。
- 捕獲異常：Java中對異常有針對性的語句進行捕獲，可以對出現(xiàn)的異常進行指定方式的處理浮庐。
捕獲異常語法如下：
try{
編寫可能會出現(xiàn)異常的代碼
}catch(異常類型 e){
處理異常的代碼
//記錄日志/打印異常信息/繼續(xù)拋出異常
}
try：該代碼塊中編寫可能產(chǎn)生異常的代碼柬焕。
catch：用來進行某種異常的捕獲，實現(xiàn)對捕獲到的異常進行處理维苔。
注意:try和catch都不能單獨使用,必須連用。
演示如下：
public class TryCatchDemo {
public static void main(String[] args) {
try {// 當產(chǎn)生異常時介时，必須有處理方式。要么捕獲循衰，要么聲明褐澎。
read("b.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {// 括號中需要定義什么呢？
//try中拋出的是什么異常工三，在括號中就定義什么異常類型
System.out.println(e);
}
System.out.println("over");
}
/*
*
* 我們 當前的這個方法中 有異常 有編譯期異常
*/
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt這個文件
// 我假設 如果不是 a.txt 認為 該文件不存在 是一個錯誤 也就是異常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
如何獲取異常信息：
Throwable類中定義了一些查看方法:
-
public String getMessage():獲取異常的描述信息,原因(提示給用戶的時候,就提示錯誤原因俭正。
-
public String toString():獲取異常的類型和異常描述信息(不用)。 -
public void printStackTrace():打印異常的跟蹤棧信息并輸出到控制臺串远。
? 包含了異常的類型,異常的原因,還包括異常出現(xiàn)的位置,在開發(fā)和調試階段,都得使用printStackTrace儿惫。
2.4 finally 代碼塊
finally：有一些特定的代碼無論異常是否發(fā)生，都需要執(zhí)行留搔。另外铛铁，因為異常會引發(fā)程序跳轉避归，導致有些語句執(zhí)行不到。而finally就是解決這個問題的梳毙，在finally代碼塊中存放的代碼都是一定會被執(zhí)行的账锹。
什么時候的代碼必須最終執(zhí)行？
當我們在try語句塊中打開了一些物理資源(磁盤文件/網(wǎng)絡連接/數(shù)據(jù)庫連接等),我們都得在使用完之后,最終關閉打開的資源生年。
finally的語法:
try...catch....finally:自身需要處理異常,最終還得關閉資源廓奕。
注意:finally不能單獨使用档叔。
比如在我們之后學習的IO流中蒸绩，當打開了一個關聯(lián)文件的資源患亿，最后程序不管結果如何，都需要把這個資源關閉掉步藕。
finally代碼參考如下：
public class TryCatchDemo4 {
public static void main(String[] args) {
try {
read("a.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
//抓取到的是編譯期異常 拋出去的是運行期
throw new RuntimeException(e);
} finally {
System.out.println("不管程序怎樣咙冗，這里都將會被執(zhí)行。");
}
System.out.println("over");
}
/*
*
* 我們 當前的這個方法中 有異常 有編譯期異常
*/
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt這個文件
// 我假設 如果不是 a.txt 認為 該文件不存在 是一個錯誤 也就是異常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
當只有在try或者catch中調用退出JVM的相關方法,此時finally才不會執(zhí)行,否則finally永遠會執(zhí)行。
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2.5 異常注意事項
-
多個異常使用捕獲又該如何處理呢仪或？
- 多個異常分別處理士骤。
- 多個異常一次捕獲，多次處理到旦。
- 多個異常一次捕獲一次處理巨缘。
一般我們是使用一次捕獲多次處理方式，格式如下：
try{ 編寫可能會出現(xiàn)異常的代碼 }catch(異常類型A e){ 當try中出現(xiàn)A類型異常,就用該catch來捕獲. 處理異常的代碼 //記錄日志/打印異常信息/繼續(xù)拋出異常 }catch(異常類型B e){ 當try中出現(xiàn)B類型異常,就用該catch來捕獲. 處理異常的代碼 //記錄日志/打印異常信息/繼續(xù)拋出異常 }注意:這種異常處理方式搁骑，要求多個catch中的異常不能相同又固，并且若catch中的多個異常之間有子父類異常的關系，那么子類異常要求在上面的catch處理仰冠，父類異常在下面的catch處理洋只。
運行時異常被拋出可以不處理昼捍。即不捕獲也不聲明拋出众辨。
如果finally有return語句,永遠返回finally中的結果,避免該情況.
如果父類拋出了多個異常,子類重寫父類方法時,拋出和父類相同的異常或者是父類異常的子類或者不拋出異常鹃彻。
父類方法沒有拋出異常，子類重寫父類該方法時也不可拋出異常团赁。此時子類產(chǎn)生該異常谨履，只能捕獲處理笋粟，不能聲明拋出
第三章 自定義異常
3.1 概述
為什么需要自定義異常類:
我們說了Java中不同的異常類,分別表示著某一種具體的異常情況,那么在開發(fā)中總是有些異常情況是SUN沒有定義好的,此時我們根據(jù)自己業(yè)務的異常情況來定義異常類。例如年齡負數(shù)問題,考試成績負數(shù)問題等等绿淋。
在上述代碼中尝盼，發(fā)現(xiàn)這些異常都是JDK內部定義好的，但是實際開發(fā)中也會出現(xiàn)很多異常,這些異常很可能在JDK中沒有定義過,例如年齡負數(shù)問題,考試成績負數(shù)問題.那么能不能自己定義異常呢裁赠？
什么是自定義異常類:
在開發(fā)中根據(jù)自己業(yè)務的異常情況來定義異常類.
自定義一個業(yè)務邏輯異常: RegisterException赴精。一個注冊異常類。
異常類如何定義:
- 自定義一個編譯期異常: 自定義類 并繼承于
java.lang.Exception失尖。 - 自定義一個運行時期的異常類:自定義類 并繼承于
java.lang.RuntimeException渐苏。
3.2 自定義異常的練習
要求：我們模擬注冊操作琼富，如果用戶名已存在，則拋出異常并提示：親薯鼠，該用戶名已經(jīng)被注冊。
首先定義一個登陸異常類RegisterException：
// 業(yè)務邏輯異常
public class RegisterException extends Exception {
/**
* 空參構造
*/
public RegisterException() {
}
/**
*
* @param message 表示異常提示
*/
public RegisterException(String message) {
super(message);
}
}
模擬登陸操作羞芍，使用數(shù)組模擬數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)郊艘，并提供當前注冊賬號是否存在方法用于判斷。
public class Demo {
// 模擬數(shù)據(jù)庫中已存在賬號
private static String[] names = {"bill","hill","jill"};
public static void main(String[] args) {
//調用方法
try{
// 可能出現(xiàn)異常的代碼
checkUsername("nill");
System.out.println("注冊成功");//如果沒有異常就是注冊成功
}catch(RegisterException e){
//處理異常
e.printStackTrace();
}
}
//判斷當前注冊賬號是否存在
//因為是編譯期異常畏浆，又想調用者去處理 所以聲明該異常
public static boolean checkUsername(String uname) throws LoginException{
for (String name : names) {
if(name.equals(uname)){//如果名字在這里面 就拋出登陸異常
throw new RegisterException("親"+name+"已經(jīng)被注冊了刻获！");
}
}
return true;
}
}
第四章 多線程
我們在之前瞎嬉，學習的程序在沒有跳轉語句的前提下，都是由上至下依次執(zhí)行沐兵，那現(xiàn)在想要設計一個程序挑胸，邊打游戲邊聽歌宰闰，怎么設計？
要解決上述問題,咱們得使用多進程或者多線程來解決.
4.1 并發(fā)與并行
- 并發(fā)：指兩個或多個事件在同一個時間段內發(fā)生解藻。
- 并行：指兩個或多個事件在同一時刻發(fā)生（同時發(fā)生）葡盗。
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在操作系統(tǒng)中觅够，安裝了多個程序，并發(fā)指的是在一段時間內宏觀上有多個程序同時運行钳吟，這在單 CPU 系統(tǒng)中窘拯，每一時刻只能有一道程序執(zhí)行坝茎，即微觀上這些程序是分時的交替運行暇番，只不過是給人的感覺是同時運行壁酬，那是因為分時交替運行的時間是非常短的。
而在多個 CPU 系統(tǒng)中和措，則這些可以并發(fā)執(zhí)行的程序便可以分配到多個處理器上（CPU）蜕煌，實現(xiàn)多任務并行執(zhí)行，即利用每個處理器來處理一個可以并發(fā)執(zhí)行的程序贫母，這樣多個程序便可以同時執(zhí)行盒刚。目前電腦市場上說的多核 CPU，便是多核處理器橘原，核 越多涡上，并行處理的程序越多吩愧，能大大的提高電腦運行的效率。
注意：單核處理器的計算機肯定是不能并行的處理多個任務的脐帝，只能是多個任務在單個CPU上并發(fā)運行糖权。同理,線程也是一樣的，從宏觀角度上理解線程是并行運行的疚顷，但是從微觀角度上分析卻是串行運行的募判，即一個線程一個線程的去運行咒唆，當系統(tǒng)只有一個CPU時全释，線程會以某種順序執(zhí)行多個線程误债，我們把這種情況稱之為線程調度。
4.2 線程與進程
進程：是指一個內存中運行的應用程序李命，每個進程都有一個獨立的內存空間箫老，一個應用程序可以同時運行多個進程耍鬓；進程也是程序的一次執(zhí)行過程，是系統(tǒng)運行程序的基本單位笆制；系統(tǒng)運行一個程序即是一個進程從創(chuàng)建涣达、運行到消亡的過程。
-
線程：線程是進程中的一個執(zhí)行單元匆篓，負責當前進程中程序的執(zhí)行林螃，一個進程中至少有一個線程俺泣。一個進程中是可以有多個線程的伏钠，這個應用程序也可以稱之為多線程程序。
簡而言之：一個程序運行后至少有一個進程缎浇，一個進程中可以包含多個線程
我們可以再電腦底部任務欄赴肚，右鍵----->打開任務管理器,可以查看當前任務的進程：
進程
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線程
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線程調度:
-
分時調度
所有線程輪流使用 CPU 的使用權，平均分配每個線程占用 CPU 的時間指厌。
-
搶占式調度
優(yōu)先讓優(yōu)先級高的線程使用 CPU踩验，如果線程的優(yōu)先級相同，那么會隨機選擇一個(線程隨機性)牡借，Java使用的為搶占式調度袭异。
- 設置線程的優(yōu)先級
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-
搶占式調度詳解
大部分操作系統(tǒng)都支持多進程并發(fā)運行，現(xiàn)在的操作系統(tǒng)幾乎都支持同時運行多個程序俊鱼。比如：現(xiàn)在我們上課一邊使用編輯器并闲，一邊使用錄屏軟件谷羞，同時還開著畫圖板，dos窗口等軟件犀填。此時嗓违，這些程序是在同時運行，”感覺這些軟件好像在同一時刻運行著“冕广。
實際上偿洁，CPU(中央處理器)使用搶占式調度模式在多個線程間進行著高速的切換涕滋。對于CPU的一個核而言，某個時刻溯饵，只能執(zhí)行一個線程，而 CPU的在多個線程間切換速度相對我們的感覺要快坡慌，看上去就是在同一時刻運行藻三。
其實棵帽，多線程程序并不能提高程序的運行速度，但能夠提高程序運行效率弟晚，讓CPU的使用率更高逾苫。[圖片上傳失敗...(image-b48a5e-1584365358558)]
4.3 創(chuàng)建線程類
Java使用java.lang.Thread類代表線程，所有的線程對象都必須是Thread類或其子類的實例瑟押。每個線程的作用是完成一定的任務多望，實際上就是執(zhí)行一段程序流即一段順序執(zhí)行的代碼氢烘。Java使用線程執(zhí)行體來代表這段程序流。Java中通過繼承Thread類來創(chuàng)建并啟動多線程的步驟如下：
- 定義Thread類的子類椎工，并重寫該類的run()方法蜀踏，該run()方法的方法體就代表了線程需要完成的任務,因此把run()方法稱為線程執(zhí)行體脓斩。
- 創(chuàng)建Thread子類的實例畴栖，即創(chuàng)建了線程對象
- 調用線程對象的start()方法來啟動該線程
代碼如下：
測試類：
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//創(chuàng)建自定義線程對象
MyThread mt = new MyThread("新的線程！");
//開啟新線程
mt.start();
//在主方法中執(zhí)行for循環(huán)
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("main線程燎猛！"+i);
}
}
}
自定義線程類：
public class MyThread extends Thread {
//定義指定線程名稱的構造方法
public MyThread(String name) {
//調用父類的String參數(shù)的構造方法重绷，指定線程的名稱
super(name);
}
/**
* 重寫run方法，完成該線程執(zhí)行的邏輯
*/
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(getName()+"：正在執(zhí)行愤钾！"+i);
}
}
}
