异常
异常 :指的是程序在执行过程中,出现的非正常的情况,最终会导致JVM的非正常停止。
在Java等面向对象的编程语言中,异常本身是一个类,产生异常就是创建异常对象并抛出了一个异常对象。Java处理异常的方式是中断处理 。
异常体系
异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题,异常的根类是java.lang.Throwable,其下有两个子类:java.lang.Error与java.lang.Exception,平常所说的异常指java.lang.Exception。
Throwable体系:
- Error:严重错误Error,无法通过处理的错误,只能事先避免,好比绝症。
- Exception:表示异常,异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正,使程序继续运行,是必须要处理的。好比感冒、阑尾炎。
Throwable中的常用方法:
-
public void printStackTrace():打印异常的详细信息。
包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。 -
public String getMessage():获取发生异常的原因。
提示给用户的时候,就提示错误原因。
异常分类
异常(Exception)的分类:根据在编译时期还是运行时期去检查异常? -
编译时期异常:checked异常。在编译时期,就会检查,如果没有处理异常,则编译失败。(如日期格式化解析异常)
-
运行时期异常:runtime异常【unchecked】。在运行时期,检查异常.在编译时期,运行异常不会编译器检测(不报错)。(如数学异常)
异常的产生过程解析
先运行下面的程序,程序会产生一个数组索引越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生的过程。
工具类
public class ArrayTools {
// 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
public static int getElement(int[] arr, int index) {
int element = arr[index];
return element;
}
}
测试类
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");
}
}
异常的处理
Java异常处理的五个关键字:throw、throws、try、catch、finally
抛出异常throw
使用格式:
throw new 异常类名(参数);
例如:
throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在,已超出范围");
下面演示下throw的使用
public class ThrowDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建一个数组
int[] arr = {2,4,52,2};
//根据索引找对应的元素
int index = 4;
int element = getElement(arr, index);
System.out.println(element);
System.out.println("over");
}
/*
* 根据 索引找到数组中对应的元素
*/
public static int getElement(int[] arr,int index){
//判断 索引是否越界
if(index<0 || index>arr.length-1){
/*
判断条件如果满足,当执行完throw抛出异常对象后,方法已经无法继续运算。
这时就会结束当前方法的执行,并将异常告知给调用者。这时就需要通过异常来解决。
*/
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥们,角标越界了~~~");
}
int element = arr[index];
return element;
}
}
Objects非空判断
public static T requireNonNull(T obj):查看指定引用对象不是null。
查看源码发现这里对为null的进行了抛出异常操作:
public static <T> T requireNonNull(T obj) {
if (obj == null)
throw new NullPointerException();
return obj;
}
声明异常throws
声明异常:将问题标识出来,报告给调用者。如果方法内通过throw抛出了编译时异常,而没有捕获处理(稍后讲解该方式),那么必须通过throws进行声明,让调用者去处理。
关键字throws运用于方法声明之上,用于表示当前方法不处理异常,而是提醒该方法的调用者来处理异常(抛出异常).
声明异常格式:
修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2…{ }
声明异常的代码演示:
public class ThrowsDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
read("a.txt");
}
// 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
throws用于进行异常类的声明,若该方法可能有多种异常情况产生,那么在throws后面可以写多个异常类,用逗号隔开。
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这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
if (!path.equals("b.txt")) {
throw new IOException();
}
}
}
捕获异常try…catch
如果异常出现的话,会立刻终止程序,所以我们得处理异常:
- 该方法不处理,而是声明抛出,由该方法的调用者来处理(throws)。
- 在方法中使用try-catch的语句块来处理异常。
try-catch的方式就是捕获异常。
- 捕获异常:Java中对异常有针对性的语句进行捕获,可以对出现的异常进行指定方式的处理。
捕获异常语法如下:
try{
编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型 e){
处理异常的代码
//记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}
try:该代码块中编写可能产生异常的代码。
catch:用来进行某种异常的捕获,实现对捕获到的异常进行处理。
注意:try和catch都不能单独使用,必须连用。
演示如下:
public class TryCatchDemo {
public static void main(String[] args) {
try {// 当产生异常时,必须有处理方式。要么捕获,要么声明。
read("b.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {// 括号中需要定义什么呢?
//try中抛出的是什么异常,在括号中就定义什么异常类型
System.out.println(e);
}
System.out.println("over");
}
/*
*
* 我们 当前的这个方法中 有异常 有编译期异常
*/
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
如何获取异常信息:
Throwable类中定义了一些查看方法:
-
public String getMessage():获取异常的描述信息,原因(提示给用户的时候,就提示错误原因。
-
public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。
-
public void printStackTrace():打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台。
包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。
在开发中呢也可以在catch将编译期异常转换成运行期异常处理。
多个异常使用捕获又该如何处理呢?
- 多个异常分别处理。
- 多个异常一次捕获,多次处理。
- 多个异常一次捕获一次处理。
一般我们是使用一次捕获多次处理方式,格式如下:
try{
编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型A e){ 当try中出现A类型异常,就用该catch来捕获.
处理异常的代码
//记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}catch(异常类型B e){ 当try中出现B类型异常,就用该catch来捕获.
处理异常的代码
//记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}
注意:这种异常处理方式,要求多个catch中的异常不能相同,并且若catch中的多个异常之间有子父类异常的关系,那么子类异常要求在上面的catch处理,父类异常在下面的catch处理。
finally 代码块
finally:有一些特定的代码无论异常是否发生,都需要执行。另外,因为异常会引发程序跳转,导致有些语句执行不到。而finally就是解决这个问题的,在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。
什么时候的代码必须最终执行?
当我们在try语句块中打开了一些物理资源(磁盘文件/网络连接/数据库连接等),我们都得在使用完之后,最终关闭打开的资源。
finally的语法:
try…catch…finally:自身需要处理异常,最终还得关闭资源。
注意:finally不能单独使用。
finally代码参考如下:
public class TryCatchDemo4 {
public static void main(String[] args) {
try {
read("a.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace(); // 打印异常信息
} finally {
System.out.println("不管程序怎样,这里都将会被执行。");
}
System.out.println("over");
}
/*
*
* 我们 当前的这个方法中 有异常 有编译期异常
*/
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法System.exit(),此时finally才不会执行,否则finally永远会执行。
异常注意事项
- 运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。【默认thorws处理】
- 如果父类抛出了多个异常【编译时异常】,子类覆盖父类方法时,只能抛出相同的异常或者是他的子集。
- 父类方法没有抛出异常,子类覆盖父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常,只能捕获处理,不能声明抛出
- 当多异常处理时,捕获处理,前边的类不能是后边类的父类
- 在try/catch后可以追加finally代码块,其中的代码一定会被执行,通常用于资源回收。IO流
- 如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况.
Throwable
|--Error 致命的错误
|--Exception 编译时的异常 强制处理
|--RuntimeException 运行时异常 不强制处理
自定义异常
异常类如何定义:
- 自定义一个编译期异常: 自定义类 并继承于java.lang.Exception。
- 自定义一个运行时期的异常类:自定义类 并继承于java.lang.RuntimeException。
练习
要求:我们模拟登陆操作,如果用户名已存在,则抛出异常并提示:亲,该用户名已经被注册。
首先定义一个登陆异常类LoginException:
// 业务逻辑异常
public class LoginException extends Exception {
/**
* 空参构造
*/
public LoginException() {
}
/**
*
* @param message 表示异常提示
*/
public LoginException(String message) {
super(message);
}
}
模拟登陆操作,使用数组模拟数据库中存储的数据,并提供当前注册账号是否存在方法用于判断
public class Demo {
// 模拟数据库中已存在账号
private static String[] names = {"bill","hill","jill"};
public static void main(String[] args) {
//调用方法
try{
// 可能出现异常的代码
checkUsername("nill");
System.out.println("注册成功");//如果没有异常就是注册成功
}catch(LoginException e){
//处理异常
e.printStackTrace();
}
}
//判断当前注册账号是否存在
//因为是编译期异常,又想调用者去处理 所以声明该异常
public static boolean checkUsername(String uname) throws LoginException{
for (String name : names) {
if(name.equals(uname)){//如果名字在这里面 就抛出登陆异常
throw new LoginException("亲"+name+"已经被注册了!");
}
}
return true;
}
}
多线程
并发与并行
- 并行:指两个或多个事件在同一时刻发生(同时发生)。
- 并发:指两个或多个事件在同一个时间段内发生。
注意:单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的,只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同理,线程也是一样的,从宏观角度上理解线程是并行运行的,但是从微观角度上分析却是串行运行的,即一个线程一个线程的去运行,当系统只有一个CPU时,线程会以某种顺序执行多个线程,我们把这种情况称之为线程调度。
线程与进程
- 进程:是指一个内存中运行的应用程序,每个进程都有一个独立的内存空间,一个应用程序可以同时运行多个进程;进程也是程序的一次执行过程,是系统运行程序的基本单位;系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。
- 线程:进程内部的一个独立执行单元;一个进程可以同时并发的运行多个线程,可以理解为一个进程便相当于一个单 CPU 操作系统,而线程便是这个系统中运行的多个任务。
进程与线程的区别
- 进程:有独立的内存空间,进程中的数据存放空间(堆空间和栈空间)是独立的,至少有一个线程。
- 线程:堆空间是共享的,栈空间是独立的,线程消耗的资源比进程小的多。
注意:
- 因为一个进程中的多个线程是并发运行的,那么从微观角度看也是有先后顺序的,哪个线程执行完全取决于 CPU 的调度,程序员是干涉不了的。而这也就造成的多线程的随机性。
- Java 程序的进程里面至少包含两个线程,主线程也就是 main()方法线程,另外一个是垃圾回收机制线程。每当使用 java 命令执行一个类时,实际上都会启动一个 JVM,每一个 JVM 实际上就是在操作系统中启动了一个进程,java 本身具备了垃圾的收集机制,所以在 Java 运行时至少会启动两个线程。
- 由于创建一个线程的开销比创建一个进程的开销小的多,那么我们在开发多任务运行的时候,通常考虑创建多线程,而不是创建多进程。
线程调度:
计算机通常只有一个CPU时,在任意时刻只能执行一条计算机指令,每一个进程只有获得CPU的使用权才能执行指令。
所谓多进程并发运行,从宏观上看各个进程都是同时进行的,从微观来看其实是各个进程轮流获得CPU的使用权,分别执行各自的任务。
那么,在可运行池中,会有多个线程处于就绪状态等到CPU,JVM就负责了线程的调度。JVM采用的是抢占式调度,因此可能造成多线程执行结果的的随机性。
创建线程类
Java使用java.lang.Thread类代表线程,所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。每个线程的作用是完成一定的任务,实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java使用线程执行体来代表这段程序流。Java中通过继承Thread类来创建并启动多线程的步骤如下:
- 定义Thread类的子类,并重写该类的run()方法,该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务,因此把run()方法称为线程执行体。
- 创建Thread子类的实例,即创建了线程对象
- 调用线程对象的start()方法来启动该线程
代码如下:
测试类:
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//创建自定义线程对象
MyThread mt = new MyThread("新的线程!");
//开启新线程
mt.start();
//在主方法中执行for循环
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("main线程!"+i);
}
}
}
自定义线程类
public class MyThread extends Thread {
//定义指定线程名称的构造方法
public MyThread(String name) {
//调用父类的String参数的构造方法,指定线程的名称
super(name);
}
/**
* 重写run方法,完成该线程执行的逻辑
*/
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(getName()+":正在执行!"+i);
}
}
}