異常與多線程概述
day05 【異常、線程】
主要內容
- 異常、線程
教學目標
- [ ] 可以辨別程序中異常和錯誤的區別
- [ ] 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
- [ ] 可以使用try...catch關鍵字處理異常
- [ ] 可以使用throws關鍵字處理異常
- [ ] 可以自定義異常類
- [ ] 可以處理自定義異常類
- [ ] 說出進程的概念
- [ ] 說出線程的概念
- [ ] 可以理解併發與並行的區別
- [ ] 可以開啓新線程
第一章 異常
1.1 異常概念
異常，就是不正常的意思。在生活中:醫生說,你的身體某個部位有異常,該部位和正常相比有點不一樣,該部位的功能將受影響.在程序中的意思就是：java
- 異常 ：指的是程序在執行過程當中，出現的非正常的狀況，最終會致使JVM的非正常中止。
在Java等面向對象的編程語言中，異常自己是一個類，產生異常就是建立異常對象並拋出了一個異常對象。Java處理異常的方式是中斷處理。程序員
異常指的並非語法錯誤,語法錯了,編譯不經過,不會產生字節碼文件,根本不能運行.
1.2 異常體系
異常機制實際上是幫助咱們找到程序中的問題，異常的根類是java.lang.Throwable，其下有兩個子類：java.lang.Error與java.lang.Exception，日常所說的異常指java.lang.Exception。數據庫
Throwable體系：編程
- Error:嚴重錯誤Error，沒法經過處理的錯誤，只能事先避免，比如絕症。
- Exception:表示異常，異常產生後程序員能夠經過代碼的方式糾正，使程序繼續運行，是必需要處理的。比如感冒、闌尾炎。
Throwable中的經常使用方法：數組
-
public void printStackTrace():打印異常的詳細信息。包含了異常的類型,異常的緣由,還包括異常出現的位置,在開發和調試階段,都得使用printStackTrace。安全
-
public String getMessage():獲取發生異常的緣由。提示給用戶的時候,就提示錯誤緣由。網絡
-
public String toString():獲取異常的類型和異常描述信息(不用)。
出現異常,沒關係張,把異常的簡單類名,拷貝到API中去查。多線程
1.3 異常分類
咱們日常說的異常就是指Exception，由於這類異常一旦出現，咱們就要對代碼進行更正，修復程序。併發
異常(Exception)的分類:根據在編譯時期仍是運行時期去檢查異常?編程語言
- 編譯時期異常:checked異常。在編譯時期,就會檢查,若是沒有處理異常,則編譯失敗。(如日期格式化異常)
- 運行時期異常:runtime異常。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)。(如數學異常)
1.4 異常的產生過程解析
先運行下面的程序，程序會產生一個數組索引越界異常ArrayIndexOfBoundsException。咱們經過圖解來解析下異常產生的過程。
工具類
public class ArrayTools {
// 對給定的數組經過給定的角標獲取元素。
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");
}
}
上述程序執行過程圖解：
第二章 異常的處理
Java異常處理的五個關鍵字：try、catch、finally、throw、throws
2.1 拋出異常throw
在編寫程序時，咱們必需要考慮程序出現問題的狀況。好比，在定義方法時，方法須要接受參數。那麼，當調用方法使用接受到的參數時，首先須要先對參數數據進行合法的判斷，數據若不合法，就應該告訴調用者，傳遞合法的數據進來。這時須要使用拋出異常的方式來告訴調用者。
在java中，提供了一個throw關鍵字，它用來拋出一個指定的異常對象。那麼，拋出一個異常具體如何操做呢？
- 建立一個異常對象。封裝一些提示信息(信息能夠本身編寫)。
- 須要將這個異常對象告知給調用者。怎麼告知呢？怎麼將這個異常對象傳遞到調用者處呢？經過關鍵字throw就能夠完成。throw 異常對象。
throw用在方法內，用來拋出一個異常對象，將這個異常對象傳遞到調用者處，並結束當前方法的執行。
使用格式：
throw new 異常類名(參數);
例如：
throw new NullPointerException("要訪問的arr數組不存在");
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("該索引在數組中不存在，已超出範圍");
學習完拋出異常的格式後，咱們經過下面程序演示下throw的使用。
public class ThrowDemo {
public static void main(String[] args) {
//建立一個數組
int[] arr = {2,4,52,2};
//根據索引找對應的元素
int index = 4;
int element = getElement(arr, index);
System.out.println(element);
System.out.println("over");
}
/*
* 根據 索引找到數組中對應的元素
*/
public static int getElement(int[] arr,int index){
//判斷 索引是否越界
if(index<0 || index>arr.length-1){
/*
判斷條件若是知足，當執行完throw拋出異常對象後，方法已經沒法繼續運算。
這時就會結束當前方法的執行，並將異常告知給調用者。這時就須要經過異常來解決。
*/
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥們，角標越界了~~~");
}
int element = arr[index];
return element;
}
}
注意：若是產生了問題，咱們就會throw將問題描述類即異常進行拋出，也就是將問題返回給該方法的調用者。那麼對於調用者來講，該怎麼處理呢？一種是進行捕獲處理，另外一種就是繼續講問題聲明出去，使用throws聲明處理。
2.2 Objects非空判斷
還記得咱們學習過一個類Objects嗎，曾經提到過它由一些靜態的實用方法組成，這些方法是null-save（空指針安全的）或null-tolerant（容忍空指針的），那麼在它的源碼中，對對象爲null的值進行了拋出異常操做。
-
public static <T> T requireNonNull(T obj):查看指定引用對象不是null。
查看源碼發現這裏對爲null的進行了拋出異常操做：
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，報告給調用者。若是方法內經過throw拋出了編譯時異常，而沒有捕獲處理（稍後講解該方式），那麼必須經過throws進行聲明，讓調用者去處理。
關鍵字throws運用於方法聲明之上,用於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) 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");
}
// 若是定義功能時有問題發生須要報告給調用者。能夠經過在方法上使用throws關鍵字進行聲明
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//若是不是 a.txt這個文件
// 我假設 若是不是 a.txt 認爲 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用於進行異常類的聲明，若該方法可能有多種異常狀況產生，那麼在throws後面能夠寫多個異常類，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")) {//若是不是 a.txt這個文件
// 我假設 若是不是 a.txt 認爲 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
若是異常出現的話,會馬上終止程序,因此咱們得處理異常:
- 該方法不處理,而是聲明拋出,由該方法的調用者來處理(throws)。
- 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。
- 捕獲異常：Java中對異常有針對性的語句進行捕獲，能夠對出現的異常進行指定方式的處理。
捕獲異常語法以下：
try{
編寫可能會出現異常的代碼
}catch(異常類型 e){
處理異常的代碼
//記錄日誌/打印異常信息/繼續拋出異常
}
try：該代碼塊中編寫可能產生異常的代碼。
catch：用來進行某種異常的捕獲，實現對捕獲到的異常進行處理。
注意:try和catch都不能單獨使用,必須連用。
演示以下：
public class TryCatchDemo {
public static void main(String[] args) {
try {// 當產生異常時，必須有處理方式。要麼捕獲，要麼聲明。
read("b.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {// 括號中須要定義什麼呢？
//try中拋出的是什麼異常，在括號中就定義什麼異常類型
System.out.println(e);
}
System.out.println("over");
}
/*
*
* 咱們 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")) {//若是不是 a.txt這個文件
// 我假設 若是不是 a.txt 認爲 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,緣由(提示給用戶的時候,就提示錯誤緣由。 -
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並輸出到控制檯。
包含了異常的類型,異常的緣由,還包括異常出現的位置,在開發和調試階段,都得使用printStackTrace。
2.4 finally 代碼塊
finally：有一些特定的代碼不管異常是否發生，都須要執行。另外，由於異常會引起程序跳轉，致使有些語句執行不到。而finally就是解決這個問題的，在finally代碼塊中存放的代碼都是必定會被執行的。
何時的代碼必須最終執行？
當咱們在try語句塊中打開了一些物理資源(磁盤文件/網絡鏈接/數據庫鏈接等),咱們都得在使用完以後,最終關閉打開的資源。
finally的語法:
try...catch....finally:自身須要處理異常,最終還得關閉資源。
注意:finally不能單獨使用。
好比在咱們以後學習的IO流中，當打開了一個關聯文件的資源，最後程序無論結果如何，都須要把這個資源關閉掉。
finally代碼參考以下：
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("無論程序怎樣，這裏都將會被執行。");
}
System.out.println("over");
}
/*
*
* 咱們 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")) {//若是不是 a.txt這個文件
// 我假設 若是不是 a.txt 認爲 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纔不會執行,不然finally永遠會執行。
2.5 異常注意事項
-
多個異常使用捕獲又該如何處理呢？
- 多個異常分別處理。
- 多個異常一次捕獲，屢次處理。
- 多個異常一次捕獲一次處理。
通常咱們是使用一次捕獲屢次處理方式，格式以下：
try{
編寫可能會出現異常的代碼
}catch(異常類型A e){ 當try中出現A類型異常,就用該catch來捕獲.
處理異常的代碼
//記錄日誌/打印異常信息/繼續拋出異常
}catch(異常類型B e){ 當try中出現B類型異常,就用該catch來捕獲.
處理異常的代碼
//記錄日誌/打印異常信息/繼續拋出異常
}
注意:這種異常處理方式，要求多個catch中的異常不能相同，而且若catch中的多個異常之間有子父類異常的關係，那麼子類異常要求在上面的catch處理，父類異常在下面的catch處理。
- 運行時異常被拋出能夠不處理。即不捕獲也不聲明拋出。
- 若是finally有return語句,永遠返回finally中的結果,避免該狀況.
- 若是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。
- 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。此時子類產生該異常，只能捕獲處理，不能聲明拋出
第三章 自定義異常
3.1 概述
爲何須要自定義異常類:
咱們說了Java中不一樣的異常類,分別表示着某一種具體的異常狀況,那麼在開發中老是有些異常狀況是SUN沒有定義好的,此時咱們根據本身業務的異常狀況來定義異常類。例如年齡負數問題,考試成績負數問題等等。
在上述代碼中，發現這些異常都是JDK內部定義好的，可是實際開發中也會出現不少異常,這些異常極可能在JDK中沒有定義過,例如年齡負數問題,考試成績負數問題.那麼能不能本身定義異常呢？
什麼是自定義異常類:
在開發中根據本身業務的異常狀況來定義異常類.
自定義一個業務邏輯異常: RegisterException。一個註冊異常類。
異常類如何定義:
- 自定義一個編譯期異常: 自定義類 並繼承於
java.lang.Exception。 - 自定義一個運行時期的異常類:自定義類 並繼承於
java.lang.RuntimeException。
3.2 自定義異常的練習
要求：咱們模擬註冊操做，若是用戶名已存在，則拋出異常並提示：親，該用戶名已經被註冊。
首先定義一個登錄異常類RegisterException：
// 業務邏輯異常
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);
}
}
模擬登錄操做，使用數組模擬數據庫中存儲的數據，並提供當前註冊帳號是否存在方法用於判斷。
public class Demo {
// 模擬數據庫中已存在帳號
private static String[] names = {"bill","hill","jill"};
public static void main(String[] args) {
//調用方法
try{
// 可能出現異常的代碼
checkUsername("nill");
System.out.println("註冊成功");//若是沒有異常就是註冊成功
}catch(RegisterException e){
//處理異常
e.printStackTrace();
}
}
//判斷當前註冊帳號是否存在
//由於是編譯期異常，又想調用者去處理 因此聲明該異常
public static boolean checkUsername(String uname) throws LoginException{
for (String name : names) {
if(name.equals(uname)){//若是名字在這裏面 就拋出登錄異常
throw new RegisterException("親"+name+"已經被註冊了！");
}
}
return true;
}
}
第四章 多線程
咱們在以前，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行，那如今想要設計一個程序，邊打遊戲邊聽歌，怎麼設計？
要解決上述問題,我們得使用多進程或者多線程來解決.
4.1 併發與並行
- 併發：指兩個或多個事件在同一個時間段內發生。
- 並行：指兩個或多個事件在同一時刻發生（同時發生）。
在操做系統中，安裝了多個程序，併發指的是在一段時間內宏觀上有多個程序同時運行，這在單 CPU 系統中，每一時刻只能有一道程序執行，即微觀上這些程序是分時的交替運行，只不過是給人的感受是同時運行，那是由於分時交替運行的時間是很是短的。
而在多個 CPU 系統中，則這些能夠併發執行的程序即可以分配到多個處理器上（CPU），實現多任務並行執行，即利用每一個處理器來處理一個能夠併發執行的程序，這樣多個程序即可以同時執行。目前電腦市場上說的多核 CPU，即是多核處理器，核 越多，並行處理的程序越多，能大大的提升電腦運行的效率。
注意：單核處理器的計算機確定是不能並行的處理多個任務的，只能是多個任務在單個CPU上併發運行。同理,線程也是同樣的，從宏觀角度上理解線程是並行運行的，可是從微觀角度上分析倒是串行運行的，即一個線程一個線程的去運行，當系統只有一個CPU時，線程會以某種順序執行多個線程，咱們把這種狀況稱之爲線程調度。
4.2 線程與進程
- 進程：是指一個內存中運行的應用程序，每一個進程都有一個獨立的內存空間，一個應用程序能夠同時運行多個進程；進程也是程序的一次執行過程，是系統運行程序的基本單位；系統運行一個程序便是一個進程從建立、運行到消亡的過程。
- 線程：線程是進程中的一個執行單元，負責當前進程中程序的執行，一個進程中至少有一個線程。一個進程中是能夠有多個線程的，這個應用程序也能夠稱之爲多線程程序。
簡而言之：一個程序運行後至少有一個進程，一個進程中能夠包含多個線程
咱們能夠再電腦底部任務欄，右鍵----->打開任務管理器,能夠查看當前任務的進程：
進程
線程
線程調度:
- 分時調度
全部線程輪流使用 CPU 的使用權，平均分配每一個線程佔用 CPU 的時間。
-
搶佔式調度
優先讓優先級高的線程使用 CPU，若是線程的優先級相同，那麼會隨機選擇一個(線程隨機性)，Java使用的爲搶佔式調度。
- 設置線程的優先級
- 搶佔式調度詳解
大部分操做系統都支持多進程併發運行，如今的操做系統幾乎都支持同時運行多個程序。好比：如今咱們上課一邊使用編輯器，一邊使用錄屏軟件，同時還開着畫圖板，dos窗口等軟件。此時，這些程序是在同時運行，」感受這些軟件好像在同一時刻運行着「。
實際上，CPU(中央處理器)使用搶佔式調度模式在多個線程間進行着高速的切換。對於CPU的一個核而言，某個時刻，只能執行一個線程，而 CPU的在多個線程間切換速度相對咱們的感受要快，看上去就是在同一時刻運行。
其實，多線程程序並不能提升程序的運行速度，但可以提升程序運行效率，讓CPU的使用率更高。
4.3 建立線程類
Java使用java.lang.Thread類表明線程，全部的線程對象都必須是Thread類或其子類的實例。每一個線程的做用是完成必定的任務，實際上就是執行一段程序流即一段順序執行的代碼。Java使用線程執行體來表明這段程序流。Java中經過繼承Thread類來建立並啓動多線程的步驟以下：
- 定義Thread類的子類，並重寫該類的run()方法，該run()方法的方法體就表明了線程須要完成的任務,所以把run()方法稱爲線程執行體。
- 建立Thread子類的實例，即建立了線程對象
- 調用線程對象的start()方法來啓動該線程
代碼以下：
測試類：
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//建立自定義線程對象
MyThread mt = new MyThread("新的線程！");
//開啓新線程
mt.start();
//在主方法中執行for循環
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("main線程！"+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參數的構造方法，指定線程的名稱
super(name);
}
/**
* 重寫run方法，完成該線程執行的邏輯
*/
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(getName()+"：正在執行！"+i);
}
}
}
- 1. 多線程概述
- 2. java多線程01_多線程概述
- 3. Java：異常概述
- 4. Java 異常概述
- 5. Java異常概述
- 6. 多線程（一）---概述進程&線程
- 7. POSIX多線程—概述
- 8. 多線程的概述
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- 9. 概述IOS多線程
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