异常,就是不正常的意思。在生活中:医生说,你的身体某个部位有异常,该部位和正常相比有点不同,该部位的功能将受影响.在程序中的意思就是:
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。
异常指的并不是语法错误,语法错了,编译不通过,不会产生字节码文件,根本不能运行.
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:
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。
public String toString()
:获取异常的类型和异常描述信息(不用)。
出现异常,不要紧张,把异常的简单类名,拷贝到API中去查。
我们平常说的异常就是指Exception,因为这类异常一旦出现,我们就要对代码进行更正,修复程序。
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。(如日期格式化异常)
运行时期异常:runtime异常。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)
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");
}
}
Java异常处理的五个关键字:try、catch、finally、throw、throws
在编写程序时,我们必须要考虑程序出现问题的情况。比如,在定义方法时,方法需要接受参数。那么,当调用方法使用接受到的参数时,首先需要先对参数数据进行合法的判断,数据若不合法,就应该告诉调用者,传递合法的数据进来。这时需要使用抛出异常的方式来告诉调用者。
在java中,提供了一个throw关键字,它用来抛出一个指定的异常对象。那么,抛出一个异常具体如何操作呢?
创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写)。
需要将这个异常对象告知给调用者。怎么告知呢?怎么将这个异常对象传递到调用者处呢?通过关键字throw就可以完成。throw 异常对象。
throw用在方法内,用来抛出一个异常对象,将这个异常对象传递到调用者处,并结束当前方法的执行。
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");
学习完抛出异常的格式后,我们通过下面程序演示下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;
}
}
注意:如果产生了问题,我们就会throw将问题描述类即异常进行抛出,也就是将问题返回给该方法的调用者。
那么对于调用者来说,该怎么处理呢?一种是进行捕获处理,另一种就是继续讲问题声明出去,使用throws声明处理。
还记得我们学习过一个类Objects吗,曾经提到过它由一些静态的实用方法组成,这些方法是null-save(空指针安全的)或null-tolerant(容忍空指针的),那么在它的源码中,对对象为null的值进行了抛出异常操作。
public static <T> 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: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();
}
}
}
package Demo01;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
/**
* @author 270
*
* throws关键字:异常处理的第一种方式,交给别人处理
* 作用:
* 当方法内部抛出异常对象的时候,我们必须处理这个异常对象
* throws会把异常对象声明抛出给方法的调用者处理(自己不处理,给别人处理)
* 最终交给JVM处理(中断处理)
【注意】:这里用throws方法处理异常有一个缺点,即将异常交给虚拟机(JVM),程序中断那么之后的语句无法处理
* 使用格式:在方法声明时使用
* 修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws AAAException BBBException...{
* throw new AAAException("产生原因")
* throw new BBBException("产生原因")
* ...
* }
* 注意:
* 1.throws关键字必须写在方法声明处
* 2.throws关键字后面声明的异常必须是Exception或者是Exception的子类
* 3.如果抛出了多个异常对象,那么throws必须也声明多个异常
* 如果抛出异常有子父类关心,那么直接声明父类异常即可
* 4.调用了一个声明抛出异常的方法,就必须处理声明的异常
* 要么继续thorws声明抛出
* 要么try。。。catch自己处理异常
*
*
*/
public class Demo01Throws {
public static void main(String[] args) throws IOException {
read("c:\\a.txt");
}
/**FileNotFoundException是编译异常,所以抛出了这个异常就必须处理这个异常
* 可以使用throws继续声明这个异常
* 这里的FileNotFoundException可以不用声明,因为是IOExcepiton的子类
*
* */
public static void read(String filename) throws FileNotFoundException,IOException {
if(!filename.endsWith(".txt")){
throw new IOException("文件的后缀名不对");
}
if(!filename.equals("c:\\a.txt")){
throw new FileNotFoundException("传递的路径不是C:\\a.txt");
}
System.out.println("路径没有问题,读取文件");
}
}
如果异常出现的话,会立刻终止程序,所以我们得处理异常:
try-catch的方式就是捕获异常。
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。
package Demo01;
import java.io.FileNotFoundException;
/**
* @author 270
* try...catch:第二种处理异常的方式
* 格式:
* try{
* 可能产生的异常
* }catch(定义一个异常的变量,用来接受try中抛出的异常对象){
* 异常的处理逻辑,产生异常之后,处理异常的方法
* }
* ....
* catch(异常类名 变量名){
*
* }
* 注意:
* 1.try中抛出多个异常对象,那么可以使用多个catch来处理这些异常
* 2.如果try中产生了异常,那么就会执行catch中的异常处理逻辑,执行完毕catch中的处理逻辑
* 继续执行try catch之后的代码
* 如果try中没有产生异常,那么不会执行catch中的异常逻辑处理代码
*
*
*/
public class Demo02TryCatch {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException{
try{
read("C:\\a.tt");
}catch(FileNotFoundException e){
System.out.println(e);
String message = e.getMessage();
System.out.println(message);
//文件地址不是"C:\\a.txt"
String string = e.toString();
System.out.println(string);
//java.io.FileNotFoundException: 文件地址不是"C:\\a.txt"
e.printStackTrace();
/* java.io.FileNotFoundException: 文件地址不是"C:\\a.txt"
at Demo01.Demo02TryCatch.read(Demo02TryCatch.java:46)
at Demo01.Demo02TryCatch.main(Demo02TryCatch.java:29)*/
}
System.out.println("over");
}
public static void read(String filename) throws FileNotFoundException{
if(!filename.equals("C:\\a.txt")){
throw new FileNotFoundException("文件地址不是\"C:\\\\a.txt\"");
}
System.out.println("文件地址正确");
}
}
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(一般用于资源释放)。
比如在我们之后学习的IO流中,当打开了一个关联文件的资源,最后程序不管结果如何,都需要把这个资源关闭掉。
finally代码参考如下:
public class TryCatchDemo4 {
public static void main(String[] args) {
try {
read("a.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
//抓取到的是编译期异常 抛出去的是运行期
throw new RuntimeException(e);
} 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,此时finally才不会执行,否则finally永远会执行。
多个异常使用捕获又该如何处理呢?
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
}
package Demo01; import java.util.List; public class Demo03Exception { public static void main(String[] args) throws IndexOutOfBoundsException{ try { int[] ints = {1, 2, 3}; System.out.println(ints[3]); List<Integer> list = List.of(1, 2, 3); System.out.println(list.get(3)); }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){ System.out.println(e); }catch (IndexOutOfBoundsException e){ /** * 子类异常写在上面,如果子类异常在父类异常之下的话是没有意义的,子类异常的catch没有被调用 * */ System.out.println(e); } } }
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。
运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
如果finally有return语句,永远返回finally中的结果(会影响try中的结果,所以不要让这种情况发生),避免该情况.
package Demo01;
/**
* @author 270
* 子父类异常:
* 如果父类抛出了多个异常,子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。
* 父类方法没有抛出异常,子类重写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
*【注意】:
* 父类异常什么样,子类异常就什么样
*/
public class Fu {
public void show01() throws NullPointerException,ClassCastException{}
public void show02() throws IndexOutOfBoundsException{}
public void show03() throws IndexOutOfBoundsException{}
public void show04(){}
}
class Zi extends Fu{
@Override
/**子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常*/
public void show01() throws NullPointerException,ClassCastException{}
/**子类重写父类方法时,抛出父类异常的子类*/
@Override
public void show02() throws ArrayIndexOutOfBoundsException{}
/**子类重写父类方法时,不抛出异常*/
@Override
public void show03(){}
/**父类没有异常,子类也不可能抛出异常
* 只能捕获处理,不能声明抛出
* */
@Override
public void show04(){
try {
throw new Exception("编译期异常");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
如果父类抛出了多个异常,子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。
父类方法没有抛出异常,子类重写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
为什么需要自定义异常类:
我们说了Java中不同的异常类,分别表示着某一种具体的异常情况,那么在开发中总是有些异常情况是SUN没有定义好的,此时我们根据自己业务的异常情况来定义异常类。例如年龄负数问题,考试成绩负数问题等等。
在上述代码中,发现这些异常都是JDK内部定义好的,但是实际开发中也会出现很多异常,这些异常很可能在JDK中没有定义过,例如年龄负数问题,考试成绩负数问题.那么能不能自己定义异常呢?
什么是自定义异常类:
在开发中根据自己业务的异常情况来定义异常类.
自定义一个业务逻辑异常: RegisterException。一个注册异常类。
异常类如何定义:
java.lang.Exception
。java.lang.RuntimeException
。要求:我们模拟注册操作,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RegisterException:
// 业务逻辑异常
public class RegisterException extends Exception {
/**
* 空参构造
*/
public RegisterException() {
}
/**
*
* @param message 表示异常提示
*/
public RegisterException(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(RegisterException 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 RegisterException("亲"+name+"已经被注册了!");
}
}
return true;
}
}
我们在之前,学习的程序在没有跳转语句的前提下,都是由上至下依次执行,那现在想要设计一个程序,边打游戏边听歌,怎么设计?
要解决上述问题,咱们得使用多进程或者多线程来解决.
在操作系统中,安装了多个程序,并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行,这在单 CPU 系统中,每一时刻只能有一道程序执行,即微观上这些程序是分时的交替运行,只不过是给人的感觉是同时运行,那是因为分时交替运行的时间是非常短的。
而在多个 CPU 系统中,则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器上(CPU),实现多任务并行执行,即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序,这样多个程序便可以同时执行。目前电脑市场上说的多核 CPU,便是多核处理器,核 越多,并行处理的程序越多,能大大的提高电脑运行的效率。
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。
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:线程是进程中的一个执行单元,负责当前进程中程序的执行,一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的,这个应用程序也可以称之为多线程程序。
简而言之:一个程序运行后至少有一个进程,一个进程中可以包含多个线程
我们可以再电脑底部任务栏,右键----->打开任务管理器,可以查看当前任务的进程:
进程
线程
线程调度:
分时调度
所有线程轮流使用 CPU 的使用权,平均分配每个线程占用 CPU 的时间。
抢占式调度
优先让优先级高的线程使用 CPU,如果线程的优先级相同,那么会随机选择一个(线程随机性),Java使用的为抢占式调度。
设置线程的优先级
抢占式调度详解
大部分操作系统都支持多进程并发运行,现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。比如:现在我们上课一边使用编辑器,一边使用录屏软件,同时还开着画图板,dos窗口等软件。此时,这些程序是在同时运行,”感觉这些软件好像在同一时刻运行着“。
实际上,CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核而言,某个时刻,只能执行一个线程,而 CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快,看上去就是在同一时刻运行。
其实,多线程程序并不能提高程序的运行速度,但能够提高程序运行效率,让CPU的使用率更高。
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:
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);
}
}
}
双线程例子:
子类:
package Demo03;
/**
* @author 270
*/
/**1.创建子类继承Thread类*/
public class MyThread extends Thread {
/**2.重写run方法*/
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("run"+i);
}
}
}
package Demo03;
/**
* @author 270
* 创建多线程的第一种方式:
* java.lang.Thread类:描述线程的类,实现多线程必须继承这个类
*
* 实现步骤:
* 1.创建一个Thread类的子类
* 2.在Thread类的子类中重写Thread类的run方法,设置线程任务(开启线程要做的事情)
* 3.创建Thread类的子类对象
* 4.调用Thread类中的start方法,开启新的线程,执行run方法
*
* void strat方法()使该线程开始执行,开启新的线程;Java虚拟机调用该线程的run方法
* 结果是两个线程并发的运行;当前线程(main线程)和另一个线程(创建的新线程,执行run方法)
* 多次启动一个线程是非法的。特别是当线程已经结束执行后,不能再重写启动
* java程序属于抢占式调度,那个线程的优先级高,那个线程就优先执行;
* 同一个优先级就随机选一个执行
*
*
*
*/
public class Demo02Thread {
public static void main(String[] args) {
/**3.创建子类对象执行run方法*/
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();
/**4.同时执行另一个线程*/
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("main"+i);
}
}
}