图灵日记之java奇妙历险记--异常&&包装类&&泛型

异常概念与体系结构

在java中,将程序执行过程中发生的不正常行为称为异常

异常的分类

异常可能在编译时发生,也可能在程序运行时发生,根据发生的时机不同,可以将异常分为:

1. 编译时异常
   在程序编译期间发生的异常,称为编译时异常,也称为受检查异常
2. 运行时异常
   在程序执行期间发生的异常,.称为运行时异常也称为运行时异常
   编译时出现的语法性错误,不能称为异常

异常的处理

防御式编程

错误在代码中是客观存在的,因此我们要让程序出现问题及时报错

1. 在检查前做好充分的检查:事前防御型
   缺陷:正常流程和错误处理流程代码混在一起,代码显得乱
2. 先操作,出现问题再处理
   优势:正常代码与错误代码分离开

try{
//可能报错的代码
}catch (捕获具体异常) {
}finally {
}

在Java中,处理异常主要的5个关键字:throw,try,catch,final,throws

异常的抛出

如何抛出异常?

1. 程序触发
2. throw抛出异常
   在Java中借助throw关键字,抛出指定的异常对象,手动抛出异常,一般用于抛出自定义的异常

throw new XXXException("异常原因");

注意:

1. throw必须写在方法内部
2. 抛出的对象必须是Exception或Exception的子类对象
3. 如果抛出RunTimeException或其子类,则可以不处理,留给JVM处理
4. 抛出编译时异常要自己解决,否则无法通过编译
5. 异常一旦抛出,后面的代码将不会执行

异常的捕获

异常的捕获,也就是异常的处理方式,主要有两种,一种是try-catch捕获处理,另一种是异常声明throws

异常声明throws

使用在方法声明之后
告诉使用者这个方法会出现XX异常
如果一个方法内部存在一个编译时异常(受查异常),此时这个编译时异常一定要进行处理,目前的处理方式是在方法定义后面加上throws来声明该异常,该异常会留给JVM来处理

处在方法声明时参数列表之后,当方法中抛出编译时异常,用户不想处理该异常,此时就可以借助throws将异常抛给方法的调用者.即当前方法不处理,提醒方法调用者处理异常

语法格式:
修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws 异常类型1, 异常类型2... {
}

注意:

1. throws必须在方法参数之后
2. 声明的异常必须是Exception或者Exception的子类
3. 方法内部如果抛出多个异常,throws之后必须跟多个异常类型,用逗号隔开,存在父子关系的,声明父类即可
4. 调用声明抛出异常的方法,调用者必须对该异常进行处理,或者继续使用throws抛出
   throws抛出交给JVM处理,一旦交给JVM处理,程序就会异常终止

try-catch捕获并处理

throws并没有对异常进行处理,而是把异常报给了使用者,需要使用者进行处理.真正要对异常进行处理,要用try-catch

        System.out.println("1");

        System.out.println(1/0);

        System.out.println("2");

使用try-catch,catch里面的参数就是你要捕获的异常,如果捕获到了才会执行catch当中的内容

        System.out.println("1");

        try {
            System.out.println(1/0);

        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("处理异常1");
        }

        System.out.println("2");

如果存在多种异常,使用catch多个捕获
可以使用printStackTrace来具体追踪异常的位置

        System.out.println("开始");
        try {
            int[] arr = new int[5];
            System.out.println(arr[10]);
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("异常处理");
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("结束");

打印的顺序好像不大对,printStackTrace的底层代码是使用其他的工具来打印的,可能运行时间不同,导致前后顺序不对

        try {
            int[] arr = new int[1];
            System.out.println(arr[10]);
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("处理异常");
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("处理异常");
        }

多次使用catch来捕获多个异常,也可以如下

        try {
            int[] arr = new int[1];
            System.out.println(arr[10]);
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException |ArithmeticException e) {
            System.out.println("处理异常");
        }

当在try中捕获到异常后,直接调转到catch,不会执行后面的代码,如下:

        try {
            int[] arr = null;
            System.out.println(arr[0]);
            System.out.println("abc");
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("处理异常");
        }

关于异常的处理方式
异常种类很多,取决于业务场景
对于比较严重问题(和钱相关的场景),让程序直接崩溃
对于不大严重的问题(大多数情形下),记录错误并通知
对于可能会回复的问题(和网络有关问题),可以尝试再次连接
注意

1. try内部抛出异常之后的代码不会再执行
2. 如果抛出异常与catch时类型不匹配,异常不会被捕获,也不会被处理,继续抛出,直到被JVM接收后中止程序
3. try可能抛出多个异常对象,必须使用多个catch来捕获
   虽然能够捕获多个异常,但是同一时刻只能抛出一个异常

        try {
            int[] arr = null;
            System.out.println(arr[0]);
            System.out.println("abc");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("处理异常");
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("处理异常");
        }

不能使用父类来接受子类异常,会导致异常不精准
可以让父类在子类之后充当垫底的作用,但是放在子类之前子类将不会执行,因为子类能捕获的异常,父类一定能捕获

        try {
            int[] arr = null;
            System.out.println(arr[0]);
            System.out.println("abc");
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("处理异常");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("处理异常");
        }

public static void main(String[] args) {
        System.out.println(mtd());
    }
    public static int mtd() {
        try {
            int[] arr = null;
            System.out.println(arr[0]);
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("空指针异常");
        } finally {
            System.out.println("执行finally");
        }
        return 1;
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(mtd());
    }
    public static int mtd() {
        try {
            int[] arr = new int[10];
            System.out.println(arr[0]);
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("空指针异常");
        } finally {
            System.out.println("执行finally");
        }
        return 1;
    }

finally的代码无论是否捕获异常一定会被执行

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(mtd());
    }
    public static int mtd() {
        try {
            return 0;
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("空指针异常");
        } finally {
            System.out.println("执行finally");
        }
        return 1;
    }

即便try的内容中已经返回,但是仍旧会执行finally中的内容
所以finally里的内容一定会被执行
一般用来释放资源
语法格式

try{
}catch(捕获的异常) {
//try抛出的异常与捕获的异常一致或是try中抛出的异常的父类
}finally{//一定会被执行
}

//后续代码
//异常被捕获,异常处理,此处代码执行
//如果不活了,但是类型不匹配,就没有捕获到,此处不会执行

异常处理流程:
程序先执行try中的代码
如果try中的代码出现异常,就会结束try中的代码,看和catch中的异常类型是否匹配
若未找到匹配类型,就会将异常向上传递给上层调用者
若找到则执行catch内容
无论是否匹配异常类型,finally内容都会执行
如果上层调用者也没有处理异常,就继续向上传递
一直到main方法也没有合适的代码处理异常就会交给JVM处理,程序终止

自定义异常类

如果要写一个自定义异常,一定要继承一个异常
extends Exception 编译时异常
extends RuntimeException 运行时异常
具体方式:

1. 自定义异常类,然后继承自Exception或者RunTimeException
2. 实现一个带有String类型参数的构造方法,参数函数:写出异常原因

包装类

在java里,因为基本类型不继承于Object,为了在泛型代码中可以支持基本类型,Java给每个基本类型都对应了一个包装类型

基本数据类型及其对应包装类

基本数据类型 包装类
byte Byte
short Short
int Integer
long Long
float Float
double Double
char Character
boolean Boolean

装箱和拆箱

基本类型转变为包装类型

    public static void main(String[] args) {
         Integer a = 0;
         int b = 1;
         Integer c = b;
        System.out.println(a);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 1;//装箱  自动装箱
        
        Integer b = Integer.valueOf(2);//显示装箱
    }

拆箱

    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 1;
        int b = a;//自动拆箱

        int c = a.intValue();//显示拆箱
        System.out.println(b);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 100;
        Integer b = 100;
        System.out.println(a==b);

        Integer aa = 200;
        Integer bb = 200;
        System.out.println(aa==bb);
    }

再看valueOf源码

IntegerCache.low是-128
IntegerCache.high是127
当i处理[-128,127]中时,i是放进了一个数组,当超出这个范围是产生一个新的对象,产生新的地址,打印时比较的是地址所以返回false

泛型

泛型:适用于多种类型
针对代码而言就是对类型实现了参数化
泛型的主要目的:指定当前容器,要持有什么类型的对象.让编译器去检查
实现一个类，类中包含一个数组成员，使得数组中可以存放任何类型的数据，也可以根据成员方法返回数组中某个下标的值？

class Generics {
    public Object[] arr = new Object[10];

    public void PushArray(int pos, Object o) {
        arr[pos] = o;
    }

    public Object GetArray(int pos) {
        return arr[pos];
    }
}

实现代码如上
任何类型都可以存储

    public static void main(String[] args) {
        Generics generics = new Generics();
        generics.PushArray(0,1);
        generics.PushArray(1,"abc");
        String c = (String) generics.arr[1];
        System.out.println(c);
    }

数组下标1的类型String需要强制类型转换

 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Generics<Integer> generics = new Generics<Integer>();
        generics.PushArray(0,1);
        generics.PushArray(1,2);

        Generics<String> generics1 = new Generics<String>();
        generics1.PushArray(0,"abc");
        generics1.PushArray(1,"efg");
    }
}

class Generics<T> {
    public Object[] arr = new Object[10];

    public void PushArray(int pos, T o) {
        arr[pos] = o;
    }

    public T GetArray(int pos) {
        return (T)arr[pos];
    }
}

泛型就是将类型进行传递

class 泛型类名称<类型形参列表>{
	//这里可以使用类型参数
}
class 泛型类名称<类型形参列表> extends 继承类/* 这里可以使用类型参数 */ {
  // 这里可以使用类型参数
}

泛型使用

泛型类<类型实参> 变量名;//定义一个泛型类引用
new 泛型类<类型实参>(构造方法实参);//实例化一个泛型类对象

泛型只能接收类,所有基本类型必须使用包装类

类型推导

当编译器可以根据上下文推导出类型实参时,可以省略类型实参的填写

        Generics<Double> arr = new Generics<>();

裸类型

说明

裸类型是一个泛型类但没有类型实参

        Generics array = new Generics();

小结

1. 泛型是将数据类型参数化,进行传递
2. 使用表示当前类是一个泛型类
3. 泛型目前的优点:数据类型参数化,编译时自动进行类型检查和转换

泛型的编译机制

    public T[] arr = new T[10];

不能new泛型类型数组

泛型是编译时期存在的,当程序运行起来,到JVM之后,不存在泛型这一概念了

泛型在编译的时候是如何编译的呢?
擦除机制.擦除成了Object

观察字节码文件

为什么不能实例化泛型类型数组?

 public T[] array = (T[])new Object[10];
 public T[] getArray() {
    return array;
 }

替换后的方法:

public Object[] getArray() {
  return array;
}

返回的Object数组里面可能存放不同的数据类型,直接转给某一个类型的数组可能无法转换

泛型的上界

在定义泛型类时,有时需要传入的类型变量做一定的约束,可以通过类型边界来进行约束

语法

class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界> {
 ...
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Generics<Number> generics = new Generics<>();
        Generics<Integer> generics1 = new Generics<>();
        Generics<Double> generics2 = new Generics<>();
        
        Generics<String> generics3 = new Generics<>();//此处报错,String的父类不是Number
    }
}
//T一定是Number或者Number的子类
class Generics<T extends Number> {

}

class Person {

}

class Student extends Person {

}

class Generics2<T extends Person> {

}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Generics2<Student> generics21 = new Generics2<>();//Student的父类是Person
        Generics2<Person> generics22 = new Generics2<>();//是Person类
        Generics2<Integer> generics23 = new Generics2<>();//报错,Integer的父类并非Person
    }
}

写一个泛型类,求数组最大值,如下

class Ag<T> {
    public T FindMax(T[] arr) {
        T max = arr[0];
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
        //报错
            if(max < arr[i]) {
                max = arr[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

T一定是引用数据类型,引用数据类型比较大小要告诉编译器比较什么,上段代码中未指定
而且你的T 被擦除成了一个Object类,Object类中也没有比较的接口,不能比较,如下图
而你又要得到最大值的话,你的T类型一定要是可以比较的

所以:我们要如何让这个T一定可以进行比较呢?

进行这样修改,并不是说T一定要继承Comparable接口,意思是将来你指定的泛型类传入的参数一定是实现了Comparable接口
T一定是实现了Comparable接口的
Comparable接口有比较的方法

class Ag<T extends Comparable<T>> {
    public T FindMax(T[] arr) {
        T max = arr[0];
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            if(max.compareTo(arr[i]) < 0) {
                max = arr[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Ag<Integer> ag = new Ag<>();//未报错Integer实现Comparable接口
        Ag<Person> ag1 = new Ag<>();//报错,Person类未实现Comparable接口
    }
}
class Person {

}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Ag<Integer> ag = new Ag<>();
        Ag<Person> ag1 = new Ag<>();
    }
}
class Person implements Comparable<Person>{
    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        return 0;
    }
}

当你的Person实现了Comparable接口后,就不会报错了

    public static void main(String[] args) {
        Ag<Integer> ag = new Ag<>();
        Integer[] integers = {1,2,3,4,5,6};
        Integer res = ag.FindMax(integers);
        System.out.println(res);
    }

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Ag2 ag2 = new Ag2();
        Integer[] integers = {1,2,3,4};
        Integer res = ag2.FindMax(integers);
        System.out.println(res);
    }
}

class Ag2 {
//泛型方法
    public<T extends Comparable<T>> T FindMax(T[] arr) {
        T max = arr[0];
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            if(max.compareTo(arr[i]) < 0) {
                max = arr[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

没有传入类型,编译器是如何识别类型进行比较得到最大值的?
类型推导:根据实参传值来推导此时的类型

这样写也可以,可以直接推导出类型