day05 【異常、線程】

主要內容

異常、線程

教學目標

[ ] 能夠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
[ ] 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
[ ] 能夠理解併發與並行的區別
[ ] 能夠開啓新線程

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：指的是程序在執行過程中，出現的非正常的情況，最終會導致JVM的非正常停止。

在Java等面向對象的編程語言中，異常本身是一個類，產生異常就是創建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。

異常指的並不是語法錯誤,語法錯了,編譯不通過,不會產生字節碼文件,根本不能運行.

1.2 異常體系

異常機制其實是幫助我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，平常所說的異常指java.lang.Exception。

Throwable體系：

Error:嚴重錯誤Error，無法通過處理的錯誤，只能事先避免，好比絕症。
Exception:表示異常，異常產生後程序員可以通過代碼的方式糾正，使程序繼續運行，是必須要處理的。好比感冒、闌尾炎。

Throwable中的常用方法：

public void printStackTrace():打印異常的詳細信息。
包含了異常的類型,異常的原因,還包括異常出現的位置,在開發和調試階段,都得使用printStackTrace。
public String getMessage():獲取發生異常的原因。
提示給用戶的時候,就提示錯誤原因。
public String toString():獲取異常的類型和異常描述信息(不用)。

出現異常,不要緊張,把異常的簡單類名,拷貝到API中去查。

1.3 異常分類

我們平常說的異常就是指Exception，因爲這類異常一旦出現，我們就要對代碼進行更正，修復程序。

異常(Exception)的分類:根據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。在編譯時期,就會檢查,如果沒有處理異常,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。我們通過圖解來解析下異常產生的過程。

工具類

public class ArrayTools {
    // 對給定的數組通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，我們必須要考慮程序出現問題的情況。比如，在定義方法時，方法需要接受參數。那麼，當調用方法使用接受到的參數時，首先需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。這時需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作呢？

創建一個異常對象。封裝一些提示信息(信息可以自己編寫)。
需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？通過關鍵字throw就可以完成。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，我們通過下面程序演示下throw的使用。

public class ThrowDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //創建一個數組 
        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){
             /*
             判斷條件如果滿足，當執行完throw拋出異常對象後，方法已經無法繼續運算。
             這時就會結束當前方法的執行，並將異常告知給調用者。這時就需要通過異常來解決。 
              */
             throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥們，角標越界了~~~");
        }
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

注意：如果產生了問題，我們就會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。
那麼對於調用者來說，該怎麼處理呢？一種是進行捕獲處理，另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

還記得我們學習過一個類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作。

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，報告給調用者。如果方法內通過throw拋出了編譯時異常，而沒有捕獲處理（稍後講解該方式），那麼必須通過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");
    }

    // 如果定義功能時有問題發生需要報告給調用者。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情況產生，那麼在throws後面可以寫多個異常類，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")) {//如果不是 a.txt這個文件 
            // 我假設  如果不是 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

如果異常出現的話,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)。
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，可以對出現的異常進行指定方式的處理。

捕獲異常語法如下：

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。

演示如下：

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) {// 括號中需要定義什麼呢？
              //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");
    }
    /*
     *
     * 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,原因(提示給用戶的時候,就提示錯誤原因。
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,異常的原因,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：有一些特定的代碼無論異常是否發生，都需要執行。另外，因爲異常會引發程序跳轉，導致有些語句執行不到。而finally就是解決這個問題的，在finally代碼塊中存放的代碼都是一定會被執行的。

什麼時候的代碼必須最終執行？

當我們在try語句塊中打開了一些物理資源(磁盤文件/網絡連接/數據庫連接等),我們都得在使用完之後,最終關閉打開的資源。

finally的語法:

try...catch....finally:自身需要處理異常,最終還得關閉資源。

注意:finally不能單獨使用。

比如在我們之後學習的IO流中，當打開了一個關聯文件的資源，最後程序不管結果如何，都需要把這個資源關閉掉。

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，這裏都將會被執行。");
        }
        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,否則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？
1. 多個異常分別處理。
2. 多個異常一次捕獲，多次處理。
3. 多個異常一次捕獲一次處理。

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，並且若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。

運行時異常被拋出可以不處理。即不捕獲也不聲明拋出。
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。
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

爲什麼需要自定義異常類:

我們說了Java中不同的異常類,分別表示着某一種具體的異常情況,那麼在開發中總是有些異常情況是SUN沒有定義好的,此時我們根據自己業務的異常情況來定義異常類。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，但是實際開發中也會出現很多異常,這些異常很可能在JDK中沒有定義過,例如年齡負數問題,考試成績負數問題.那麼能不能自己定義異常呢？

什麼是自定義異常類:

在開發中根據自己業務的異常情況來定義異常類.

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：我們模擬註冊操作，如果用戶名已存在，則拋出異常並提示：親，該用戶名已經被註冊。

首先定義一個登陸異常類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);
    }
}

模擬登陸操作，使用數組模擬數據庫中存儲的數據，並提供當前註冊賬號是否存在方法用於判斷。

public class Demo {
    // 模擬數據庫中已存在賬號
    private static String[] names = {"bill","hill","jill"};
   
    public static void main(String[] args) {     
        //調用方法
        try{
              // 可能出現異常的代碼
            checkUsername("nill");
            System.out.println("註冊成功");//如果沒有異常就是註冊成功
        }catch(RegisterException e){
            //處理異常
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //判斷當前註冊賬號是否存在
    //因爲是編譯期異常，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)){//如果名字在這裏面 就拋出登陸異常
                throw new RegisterException("親"+name+"已經被註冊了！");
            }
        }
        return true;
    }
}

第四章多線程

我們在之前，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，那現在想要設計一個程序，邊打遊戲邊聽歌，怎麼設計？

要解決上述問題,咱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）。

在操作系統中，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，只不過是給人的感覺是同時運行，那是因爲分時交替運行的時間是非常短的。

而在多個 CPU 系統中，則這些可以併發執行的程序便可以分配到多個處理器上（CPU），實現多任務並行執行，即利用每個處理器來處理一個可以併發執行的程序，這樣多個程序便可以同時執行。目前電腦市場上說的多核 CPU，便是多核處理器，核越多，並行處理的程序越多，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,線程也是一樣的，從宏觀角度上理解線程是並行運行的，但是從微觀角度上分析卻是串行運行的，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，我們把這種情況稱之爲線程調度。

4.2 線程與進程

進程：是指一個內存中運行的應用程序，每個進程都有一個獨立的內存空間，一個應用程序可以同時運行多個進程；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；系統運行一個程序即是一個進程從創建、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。一個進程中是可以有多個線程的，這個應用程序也可以稱之爲多線程程序。
簡而言之：一個程序運行後至少有一個進程，一個進程中可以包含多個線程

我們可以再電腦底部任務欄，右鍵----->打開任務管理器,可以查看當前任務的進程：

進程

線程

線程調度:

分時調度
所有線程輪流使用 CPU 的使用權，平均分配每個線程佔用 CPU 的時間。
搶佔式調度

優先讓優先級高的線程使用 CPU，如果線程的優先級相同，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
大部分操作系統都支持多進程併發運行，現在的操作系統幾乎都支持同時運行多個程序。比如：現在我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，”感覺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我們的感覺要快，看上去就是在同一時刻運行。
其實，多線程程序並不能提高程序的運行速度，但能夠提高程序運行效率，讓CPU的使用率更高。

4.3 創建線程類

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。每個線程的作用是完成一定的任務，實際上就是執行一段程序流即一段順序執行的代碼。Java使用線程執行體來代表這段程序流。Java中通過繼承Thread類來創建並啓動多線程的步驟如下：

定義Thread類的子類，並重寫該類的run()方法，該run()方法的方法體就代表了線程需要完成的任務,因此把run()方法稱爲線程執行體。
創建Thread子類的實例，即創建了線程對象
調用線程對象的start()方法來啓動該線程

代碼如下：

測試類：

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //創建自定義線程對象
        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);
        }
    }
}

異常與多線程概述

day05 【異常、線程】

主要內容

教學目標

第一章異常

1.1 異常概念

1.2 異常體系

1.3 異常分類

1.4 異常的產生過程解析

第二章異常的處理

2.1 拋出異常throw

2.2 Objects非空判斷

2.3 聲明異常throws

2.4 捕獲異常try…catch

2.4 finally 代碼塊

2.5 異常注意事項

第三章自定義異常

3.1 概述

3.2 自定義異常的練習

第四章多線程

4.1 併發與並行

4.2 線程與進程

4.3 創建線程類

MySQL 分庫分表方案，總結太全了。。

Qt/C++音視頻開發71-指定mjpeg/h264格式採集本地攝像頭/存儲文件到mp4/設備推流/採集推流

WPF開源輕便、快速的桌面啓動器

mysql大於某個值的不同排序的問題

Jedis zrangWithScores結果直接打印是ASCII碼的值的問題

黑馬旅遊網

Mybatis第一天

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https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結

異常與多線程概述

day05 【異常、線程】

主要內容

教學目標

第一章 異常

1.1 異常概念

1.2 異常體系

1.3 異常分類

1.4 異常的產生過程解析

第二章 異常的處理

2.1 拋出異常throw

2.2 Objects非空判斷

2.3 聲明異常throws

2.4 捕獲異常try…catch

2.4 finally 代碼塊

2.5 異常注意事項

第三章 自定義異常

3.1 概述

3.2 自定義異常的練習

第四章 多線程

4.1 併發與並行

4.2 線程與進程

4.3 創建線程類

第一章異常

第二章異常的處理

第三章自定義異常

第四章多線程