01 语言基础+高级：1-7 异常与多线程_day05 【异常、线程】

day05 【异常、线程】

主要内容

• 异常、线程

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教学目标

能够辨别程序中异常和错误的区别

说出异常的分类

说出虚拟机处理异常的方式

列举出常见的三个运行期异常

能够使用try...catch关键字处理异常

能够使用throws关键字处理异常

能够自定义异常类

能够处理自定义异常类

说出进程的概念

说出线程的概念

能够理解并发与并行的区别

能够开启新线程

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异常 ：指的是程序在执行过程中，出现的非正常的情况，最终会导致JVM的非正常停止。

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。

1.2 异常体系

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中的常用成员方法：

• 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。

02_异常概念&异常体系、03_异常分类、04_异常的产生过程解析

1.3 异常分类

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)

第二章 异常的处理

Java异常处理的五个关键字：try、catch、finally、throw、throws

2.1 抛出异常throw

创建一个自定义异常类的对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写，可能用到枚举)。

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。

throw new 异常类名(参数);

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;
    }
}

public class ThrowDemo

注意：如果产生了Exception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。

2.2 Objects非空判断

我们学习过一个类Objects，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。
  

07_throws关键字_异常处理的第一种方式,交给别人处理

2.3 声明异常throws

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(参数列表) throws 异常类名1,异常类名2…{   }

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
 
/*
    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,那么我们就必须处理这个异常对象
        可以使用throws关键字处理异常对象,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
    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 AAAExcepiton,BBBExcepiton...{
            throw new AAAExcepiton("产生原因");
            throw new BBBExcepiton("产生原因");
            ...
        }
     注意:
        1.throws关键字必须写在方法声明处
        2.throws关键字后边声明的异常必须是Exception或者是Exception的子类
        3.方法内部如果抛出了多个异常对象,那么throws后边必须也声明多个异常
            如果抛出的多个异常对象有子父类关系,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,我们就必须的处理声明的异常
            要么继续使用throws声明抛出,交给方法的调用者处理,最终交给JVM
            要么try...catch自己处理异常
 */
public class Demo05Throws {
    /*
        FileNotFoundException extends IOException extends Excepiton
        如果抛出的多个异常对象有子父类关系,那么直接声明父类异常即可
     */
    //public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException,IOException {
    //public static void main(String[] args) throws IOException {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        readFile("c:\\a.tx");
 
        System.out.println("后续代码");
    }
 
    /*
        定义一个方法,对传递的文件路径进行合法性判断
        如果路径不是"c:\\a.txt",那么我们就抛出文件找不到异常对象,告知方法的调用者
        注意:
            FileNotFoundException是编译异常,抛出了编译异常,就必须处理这个异常
            可以使用throws继续声明抛出FileNotFoundException这个异常对象,让方法的调用者处理
     */
    public static void readFile(String fileName) throws FileNotFoundException,IOException{
        if(!fileName.equals("c:\\a.txt")){
            throw new FileNotFoundException("传递的文件路径不是c:\\a.txt");
        }
 
        /*
            如果传递的路径,不是.txt结尾
            那么我们就抛出IO异常对象,告知方法的调用者,文件的后缀名不对
 
         */
        if(!fileName.endsWith(".txt")){
            throw new IOException("文件的后缀名不对");
        }
 
        System.out.println("路径没有问题,读取文件");
    }
}

Demo05Throws

08_try_catch_异常处理的第二种方式,自己处理异常

2.4 捕获异常try…catch

如果异常出现的话,会立刻终止程序,所以我们得处理异常:

1. 该方法不处理,而是声明抛出,由该方法的调用者来处理(throws)。

2. 在方法中使用try-catch的语句块来处理异常。

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。

// 创建日志对象
private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(ItemListController.class);

2.5 finally 代码块

10_finally代码块

2.6 异常注意事项

11_异常注意事项_多异常的捕获处理、12_异常注意事项_finally有return语句、13_异常注意事项_子父类异常

一般我们是使用：一次捕获多次处理方式。

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。

第三章 自定义异常

3.1 概述

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。

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.

例如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:

1. 自定义一个编译期异常: 自定义类 并继承于java.lang.Exception。
2. 自定义一个运行时期的异常类:自定义类 并继承于java.lang.RuntimeException。

3.2 自定义异常的练习

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;
    }
}

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第四章 多线程

4.1 并发与并行

• 并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生。
• 并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）。

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。

而在多核 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。

4.2 线程与进程

• 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。

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

4.3 创建线程类

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：

1. 定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务,因此把run()方法称为线程执行体
2. 创建Thread子类的实例，即创建了线程对象
3. 调用线程对象的start()方法来启动该线程

MyThread 代码如下：

package com.itheima.demo06.Thread;
//1.创建一个Thread类的子类
public class MyThread extends Thread{
    //2.在Thread类的子类中重写Thread类中的run方法,设置线程任务(开启线程要做什么?)
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <20 ; i++) {
            System.out.println("run:"+i);
        }
    }
}

Demo01Thread 代码如下：

ackage com.itheima.demo06.Thread;
/*
    创建多线程程序的第一种方式:创建Thread类的子类
    java.lang.Thread类:是描述线程的类,我们想要实现多线程程序,就必须继承Thread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类中的run方法,设置线程任务(开启线程要做什么?)
        3.创建Thread类的子类对象
        4.调用Thread类中的方法start方法,开启新的线程,执行run方法
             void start() 使该线程开始执行；Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。
             结果是两个线程并发地运行；当前线程（main线程）和另一个线程（创建的新线程,执行其 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，不能再重新启动。
    java程序属于抢占式调度,那个线程的优先级高,那个线程优先执行;同一个优先级,随机选择一个执行
 */
public class Demo01Thread {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建Thread类的子类对象
        MyThread mt = new MyThread();
        //4.调用Thread类中的方法start方法,开启新的线程,执行run方法
        mt.start();
 
        for (int i = 0; i <20 ; i++) {
            System.out.println("main:"+i);
        }
    }
}

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，不能再重新启动。
java程序属于抢占式调度,哪个线程的优先级高,那个线程优先执行;同一个优先级,随机选择一个执行。

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