Java語言進階 #異常&多線程 #Day16 #異常 #創建/使用多線程

一、異常

異常： 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。

• 對Java等面向對象的語言而言，異常本身是一個類，產生異常就是創建一個異常對象並拋出這個異常對象。Java處理異常的方式是中斷處理。

1. 異常體系

• Throwable： 意思是可拋出的
• Error: 錯誤。不能避免的
• Exception： 異常。使用不當導致的，可以避免
• RuntimeException: 運行期異常

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• Exception子類：
  

2. 異常的分類

異常： 程序得了小病，處理完即可

• Exception： 編譯期異常（不處理，編譯就不能通過）
• RuntimeException: 運行期異常（一般是由程序邏輯引起的錯誤）

錯誤： 程序得了大病，必須修改源代碼

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編譯異常的處理：

1. 交給虛擬機處理，直接拋出異常
   
2. 選中代碼，按Alt 回車,選擇try/catch。（後續代碼會繼續執行）
   
   

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運行期異常：

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錯誤：

3. 異常的產生過程

JVM檢測出異常後，會做兩件事：

1. JVM會根據異常產生的原因，創建一個異常對象，這個異常對象包括（內容，原因，位置）
2. 如果沒找到異常處理邏輯（try…catch），就會把異常傳遞給調用者。（如果調用者也沒有異常處理邏輯 ，就一路向上找，直到找到異常處理邏輯 。如果實在沒有，就交給JVM處理）（其實很好理解，第二個調用調用者一般是main，第一個調用者一定是JVM）

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JVM接收到了異常對象，會做兩件事：（JVM默認處理）

1. 以紅色字體，把這個異常打印在控制檯
2. 終止當前程序

4. 異常的處理

Java異常處理的五關鍵字：try、catch、finally、throw、throws

4.1 throw

throw new xxxException("異常產生的原因");

注意：

1. throw關鍵字必須放在方法內部
2. new的對象，必須是Eception或其子類對象
3. throw關鍵字拋出的指定的異常對象，我們就必須處理這個異常對象
     3.1 如果創建的是運行期異常, 可以不處理，交給JVM默認處理
     3.2 如果創建的是編譯期異常，要麼throws(交給別人處理), 要麼try...catch(自己處理)

參數的合法性效驗： (補充知識，日後在工作中)，如果參數不合法，我們就必須用拋出異常的方式，告訴方法的調用者（傳遞的參數有問題）

• 空指針異常屬於運行期異常，默認給JVM處理即可。（索引越界異常也是運行期異常）
  

4.2 Objects非空的判斷

• 先自己寫一個判斷：
  
• Objects中有專門處理空指針異常的：
  
  

4.3 throws

throws是異常處理的第一種方式：交給別人處理（把異常交給調用者，最後交給JVM）

修飾符 返回值類型 方法名(參數列表) throws 異常1,異常2... {
	// 方法體;
}

注： 有沒有覺得很熟悉? 在2.異常的分類中，那個main方法後面被自動地加上了throws

1. throws關鍵字必須寫在方法聲明處
2. throws後邊聲明的異常，必須是Exception或其子類
3. 如果方法內部拋出多個異常，那麼throws必須聲明多個異常（如果拋出的異常，有子父類的關係，拋出父類異常即可）
4. 如果調用了throws聲明拋出，必須自己處理（try…catch），或交給JVM處理（繼續throws）

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4.4 捕獲異常

一般在工作中，會把異常記錄到工作日誌

try {
  // 這裏如果拋出了異常，就會交給catch處理
} catch(類型1 參數1) {  // 可以有多個catch
  // 處理1
} catch(類型2 參數2) {
  // 處理2
}

4.5 三個異常處理辦法

• getMessage(): 簡短描述
  
• toString(): 詳細描述
  
• printStackTrace(): 直接打印詳細信息的方法
  

4.6 finally

無論是否出現異常都會執行

1. finally必須和try一起使用
2. finally一般用於資源釋放

try {
  // 這裏如果拋出了異常，就會交給catch處理
} catch(類型1 參數1) {  // 可以有多個catch
  // 處理1
} finally {
  // 資源回收
}

注意： finally裏如果有return語句，返回給調用處的，一定是finally裏的return結果（比如try和finally中，都有return，會返回finally中的）

4.7 多異常捕獲

1. 多個異常分別處理（用多個try...catch）
2. 多個異常一次捕獲，多次處理（用一個try，多個catch）
   catch裏定義的異常變量，如果有子父類關係，那麼catch裏面定義的異常變量，必須寫在上面，否則會報錯（catch裏的參數指向了這個錯誤對象）
3. 多個異常一次捕獲，一次處理（用一個try，catch能接收的是裏面所有報錯的父類異常）

4.8 子父類異常

父類異常怎麼樣，子類異常就怎麼樣。

1. 父類拋出多個異常，子類也拋出相同的異常。
     或拋出父類異常的子類
     或不拋出異常
2. 父類沒有拋出異常，子類就不可以拋出異常（必須解決掉，不能聲明拋出）

4.9 自定義異常類

1. 繼承自Exception或RuntimeException
2. 一個空參數的構造方法
3. 一個帶提示信息的構造方法

可以使用Alt Enter，直接使用父類重載形式

注意： 自定義異常類，類名要以Exception結尾（軟性規定，表示其是一個異常類）

Demo：模擬註冊操作

1. 使用數組保存註冊過的用戶名（以後存到數據庫）
2. 使用Scanner獲取用戶輸入的註冊的用戶名（以後用表單）
3. 定義一個方法，對註冊的用戶名進行判斷，如果用戶名已經註冊過，拋出註冊異常

二、多線程

• 併發：（交替執行） 多件事情，在同一時間段進行
• 並行：（同時執行） 多件事情，在同一時間點進行

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一個核心，只能同時處理一件事，那如何進行多任務？方法一是增加核心數，方法二是在進程間快速切換，快到我們無法察覺。後者就叫併發

1. 進程與線程

• 進程： 即進行中的程序，是把硬盤中的資源和命令複製到內存中，然後通過命令操作對應的資源。

• 線程： 一個執行單元，負責進程的執行。

• 這是HelloWorld.s文件（彙編語言，看不懂沒關係）。這樣的一份文件，也叫程序，存在硬盤上（準確來說應該是.exe叫程序）
  

• 當點擊HelloWorld.exe時，程序被複制到內存中開始運行，這就叫進程
  

• 代碼一行行執行，我們想象有這樣一個箭頭，從上向下走。一個箭頭就是一個線程（線程是應用程序與CPU間的執行路徑，CPU可以在多個路徑間做快速切換。）
  

2. 線程的調度

線程的調度方式有兩種：

1. 分時調度： 輪流使用CPU的使用權，平均分配每個線程佔用CPU的時間。
2. 搶佔式調度： 根據優先級進行調度，優先級高的優先使用CPU。（如果優先級相同，會隨機選擇一個，這稱爲線程隨機性 ），Java的使用爲搶佔式調度 。

3. 主線程

1. JVM執行main()方法，main()方法會執行到棧內存
2. JVM會找操作系統，開闢一條通往CPU的執行路徑
3. CPU就可以通過這個路徑來執行main()方法

這條路徑就叫做主線程

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• 原始程序：
  
• 改造後程序： 我們讓主線程拋異常，看看發生啥。會發現，後面的代碼沒執行。
  

4. 創建多線程的第一種方式

創建多線程的第一種方式：創建Thread的子類

1. 創建一個Thread的子類
2. 在這個子類中重寫run方法，設置線程任務（開啓線程要做什麼）
3. 創建這個子類對象
4. 調用start方法，開啓新線程，來執行run方法
   
   兩個線程指的是：調用它的線程（這裏指main線程）和新創建的線程。start只能調用一次，多次調用是會報錯的。

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• 類文件中：
  
• 執行文件中：
  

多次調用start時，會拋出** 非法線程start異常**

4.2 獲取線程名稱

1. 方法1： 使用 Thread類中的方法getName()
   
2. 方法2： 使用靜態方法Thread.currentThread()獲取當前線程名
   
   Thread.currentThread()使用getName()
   

4.3 改變線程名稱

1. 方法1： 使用setName()方法
   
2. 方法2： 給父類傳遞一個帶參數name的構造方法
   

4.4 sleep方法

sleep方法可以讓程序暫停，參數是(long 毫秒值)。注意，它是靜態方法。（本身帶異常，所以使用try..catch，當然，你也可以拋出）

5. 多線程內存圖

多線程的原理是開闢多個棧空間

5.1 單線程程序

先寫一個單線程程序： T類繼承自Thread類

1. main()方法進棧，逐行執行，執行到第一行，在堆中創建一個對象
   
2. 調用run()方法，載入棧中
   

這就是單線程程序

5.2 多線程程序

1. main()方法進棧，逐行執行，執行到第一行，在堆中創建一個對象
   
2. 當執行到start()方法時，會開闢一個新的棧空間，同時這個新的棧空間裏，放着run()方法
   

多個線程互不影響，

6. 創建多線程的第二種方式

聲明實現Runnable接口的類，然後實現run()。然後分配該類的實例，在創建Thread時，作爲一個參數來傳遞並啓動。

1. 創建一個Runnable的實現類，要重寫run方法
2. 將這個實現類對象當參數傳遞
3. 調用start()方法

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• 代碼：
  
• 結果：
  

6.1 兩種方式的對比

• 直接創建Thread類子類： 步驟少，一次性程序使用
• 利用Runnable接口實現：

1. 避免了單繼承 的侷限性
2. 增強了程序的擴展性，進行了解耦

6.2 使用匿名內部類的方式