黑马程序员——Java异常&多线程

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一、异常

程序出现的不正常的情况。在java中用类的形式对不正常情况进行了描述和封装对象。

描述不正常的情况的类，就称为异常类。 问题很多，意味着描述的类也很多，将其共性进行向上抽取，形成了异常体系。
1：Throwable

|--Error严重问题，我们不处理。

|--Exception

|--RuntimeException运行期异常，我们需要修正代码

|--非RuntimeException   编译期异常，必须处理的，否则程序编译不通过

2：异常的处理：

A:JVM的默认处理

把异常的名称,原因,位置等信息输出在控制台，同时会结束程序。

B:自己处理

a:try...catch...finally捕获异常

自己编写处理代码,后面的程序可以继续执行

b:throws 声明异常

把自己处理不了的，在方法上声明，告诉调用者，这里有问题

3：编译期异常和运行期异常的区别?

编译期异常 必须要处理的，否则编译不通过

运行期异常 可以不处理，也可以处理

4：异常中的方法

A: public String getMessage():异常的消息字符串

B: public String toString():返回异常的简单信息描述

C: printStackTrace() 获取异常类名和异常信息，以及异常出现在程序中的位置。返回值void。把信息输出在控制台。

D: printStackTrace(PrintStream s)：通常用该方法将异常内容保存在日志文件中，以便查阅。

5：异常处理格式

A: throws 异常类名。这个格式必须跟在方法的括号后面。

B: try...catch...finally的处理格式

try {

 可能出现问题的代码;

}catch(异常名 变量) {

针对问题的处理;

}finally {

释放资源;

}

C: 变形格式：

try {

可能出现问题的代码;

}catch(异常名 变量) {

针对问题的处理;

}

try{

可能出现问题的代码;

}finally{

...

}

D: 处理多个异常

a:每一个写一个try...catch

b:写一个try，多个catch

try{

...

}catch(异常类名 变量名) {

...

 }catch(异常类名 变量名) {

...

}...

finally{

...

}

注意事项：

(1)能明确的尽量明确，不要用大的来处理。

(2)平级关系的异常谁前谁后无所谓，如果出现了子父关系，父必须在后面。

(3)被finally控制的语句体一定会执行,除非在执行到finally之前jvm退出了。

用于释放资源，在IO流操作和数据库操作中会见到

(4)try是一个独立的代码块，在其中定义的变量只在该变量块中有效。
    如果在try以外继续使用，需要在try外建立引用，在try中对其进行初始化。IO，Socket就会遇到。

E: JDK7出现了一个新的异常处理方案：

try{

...

}catch(异常名1 | 异常名2 | ...  变量 ) {

...

}

注意：这个方法虽然简洁，但是也不够好。

(1)处理方式是一致的。

(2)多个异常间必须是平级关系。

6：在try中写了return，后面又写了finally，是先执行return还是先执行finally？

会，前。其实是在中间。

public static void main(String[] args) {
System.out.println(Demo());
}

private static String Demo(){
try{
System.out.println("我是try!");
return TestReturn();
}finally{
System.out.println("我是finally!");
//return "true";
}
}

private static String TestReturn(){
System.out.println("testreturn.");
return "我是return!";
}

结果

我是try!

testreturn.

我是finally!

我是return!

如果finally中没有return语句，try里面有return，return语句先执行，再执行finally语句，不过并没有直接返

回，而是保存起来了，等finally语句执行完了再返回结果。如果在finally中也包含return语句，将会直接返回，不再去执行try中的return语句。或者覆盖掉try中的return？在finally中使用return 编译器会警告，故不建议使用。
7：自定义异常

继承自Exception或者RuntimeException,只需要提供无参构造和一个带参构造即可,通过throw将自定义异常抛出

throw和throws的区别

throws

用在方法声明后面，跟的是异常类名

可以跟多个异常类名，用逗号隔开

表示抛出异常，由该方法的调用者来处理

throws表示出现异常的一种可能性，并不一定会发生这些异常

throw

用在方法体内，跟的是异常对象名

只能抛出一个异常对象名

表示抛出异常，由方法体内的语句处理

throw则是抛出了异常，执行throw则一定抛出了某种异常

定义功能方法时，需要把出现的问题暴露出来让调用者去处理，那么就通过throws在函数上标识。

在功能方法内部出现某种情况，程序不能继续运行，需要进行跳转时，就用throw把异常对象抛出。

8：异常处理的原则：

A: 函数内容如果抛出需要检测的异常，那么函数上必须要声明。

否则，必须在函数内用try/catch捕捉，否则编译失败。

B: 如果调用到了声明异常的函数，要么try/catch，要么throws，否则编译失败。

C: 功能内容可以解决，用catch。解决不了，用throws告诉调用者，由调用者解决。

D: 一个功能如果抛出了多个异常，那么调用时，必须有对应多个catch进行针对性处理。

内部有几个需要检测的异常，就抛几个异常，抛出几个，就catch几个。

8：异常的注意事项

A: 父的方法有异常抛出,子的重写方法在抛出异常的时候必须要小于等于父的异常 

B: 父的方法没有异常抛出,子的重写方法不能有异常抛出

C: 父的方法抛出多个异常,子的重写方法必须比父少或者小

D: RuntimeException以及子类如果在函数中被throw抛出，可以不用在函数声明。

二、多线程

进程就是正在运行的程序，是系统进行资源分配和调用的独立单位。

线程是程序中单个顺序的控制流，是程序使用CPU的基本单位。

一个进程如果有多条执行路径，则称为多线程程序。

1：多线程的利与弊

好处：解决了多部分代码同时运行的问题。

弊端：线程太多，会导致效率的降低。

其实，多个应用程序同时执行都是CPU在做着快速的切换完成的。这个切换是随机的。CPU的切换是需要花费时间的，从而导致了效率的降低。多进程的作用不是提高执行速度，而是提高CPU的使用率。

2：JVM启动时最少启动了两个线程

执行main函数的线程。

负责垃圾回收的线程。

3：创建线程

(1)继承Thread类

A: 步骤

a: 定义一个类继承Thread类。

b: 覆盖Thread类中的run方法。

c: 直接创建Thread的子类对象创建线程。

d:调用start方法开启线程并调用线程的任务run方法执行。

B: 线程对象的名称

public final String getName():获取线程的名称。

public final void setName(String name):设置线程的名称

C: 针对不是Thread类的子类

public static Thread currentThread():返回当前正在执行的线程对象

Thread.currentThread().getName()

public class MyThread extends Thread {
public MyThread(){}
public MyThread(String name){
super(name);
}
@Override
public void run(){ //重写run()方法
for(int x=0; x<200; x++){
System.out.println(getName()+"---"+x);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
//创建程序对象
MyThread my = new MyThread();
MyThread my1 = new MyThread();
//调用方法设置名称
my.setName("Donald");
my1.setName("Jesus");
my.start();//开启线程
my1.start();
//带参构造方法给线程起名字
MyThread my2 = new MyThread("刘亦菲");
MyThread my3 = new MyThread("小龙女");
my2.start();
my3.start();
//public static Thread currentThread():返回当前正在执行的线程对象
System.out.println(Thread.currentThread().getName());//得到的是主线程的名称
}

(2)实现Runnable接口

A: 步骤

a: 自定义类MyRunnable实现Runnable接口

b: 重写run()方法

c: 创建MyRunnable类的对象

d: 创建Thread类的对象，并把C步骤的对象作为构造参数传递

e: 调用线程对象的start方法开启线程

B: 实现Runnable接口的好处：

a: 将线程的任务从线程的子类中分离出来，进行了单独的封装，按照面向对象的思想将任务封装成对象

b: 避免了Java单继承的局限性。所以，创建线程的第二种方式较为常用。

public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
// 由于实现接口的方式就不能直接使用Thread类的方法了,但是可以间接的使用
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + x);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
// 创建MyRunnable类的对象
MyRunnable my = new MyRunnable();

// 创建Thread类的对象，并把C步骤的对象作为构造参数传递
// Thread(Runnable target, String name)
Thread t1 = new Thread(my, "Jesus");
Thread t2 = new Thread(my, "Donald");

t1.start();
t2.start();
}

(3)Thread类中run()和start()方法的区别如下：

run()方法:在本线程内调用该Runnable对象的run()方法，可以重复多次调用；和普通方法没有区别。

start()方法:启动一个线程，由JVM调用该Runnable对象的run()方法，不能多次启动一个线程。

(4)两个创建线程方式的比较

A extends Thread：

简单

不能再继承其他类了(Java单继承)

同份资源不共享

A implements Runnable:(推荐)

多个线程共享一个目标资源，适合多线程处理同一份资源。

该类还可以继承其他类，也可以实现其他接口。

4：线程控制

public final void setDaemon(boolean on):将该线程标记为守护线程或用户线程。

当正在运行的线程都是守护线程时，Java 虚拟机退出。 该方法必须在启动线程前调用。

public final void join():等待该线程终止。 

public final int getPriority():返回线程对象的优先级

public final void setPriority(int newPriority)：更改线程的优先级。

public static void sleep(long millis)：线程休眠

public void interrupt():中断线程。 把线程的状态终止，并抛出一个InterruptedException。

public static void yield():暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。 让多个线程的执行更和谐，但是不

能靠它保证一人一次。

5：线程的生命周期

Thread类内部有个public的枚举Thread.State，里边将线程的状态分为：

新建：创建线程对象

就绪：有执行资格，没有执行权

运行：有执行资格，有执行权

阻塞：由于一些操作让线程处于该状态。没有执行资格，没有执行权。

而另一些操作却可以把它激活，激活后处于就绪状态。

死亡：线程对象变成垃圾，等待被收回。



6：多线程安全问题

(1)产生原因同时也是判断线程是否有安全问题的标准

A:在多线程环境下

B:有共享数据

C:有多条语句操作共享数据

(2)解决方案

A:同步代码块

a: 思路：把多条语句操作共享数据的代码给包成一个整体，让某个线程执行的时候，别的线程不能执行。必须要当前线程把这些代码执行完毕后，其他线程才可以参与运算。

是Java给我们提供了：同步机制。可以解决这个问题

同步代码块：

synchronized(对象){

需要同步的代码;

}

同步可以解决安全问题的根本原因就在那个对象上。该对象如同锁的功能。

public void add(int num){
synchronized(this){
sum = sum + num;
System.out.println(sum);
}
}

b: 前提多个线程使用同一个锁对象

c: 同步的好处同步的出现解决了多线程的安全问题

d: 同步的弊端当线程相当多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程

序的运行效率

B: 同步方法

把同步加在方法上，这里的锁对象是this

class FinalDemo1 implements Runnable {
private int num = 50;
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
gen();
}
}
public synchronized void gen() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (num > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出了第"+ num-- + "张票！");<pre name="code" class="java">                 }
}
}

C:静态同步方法

把同步加在方法上，这里的锁对象是当前类的字节码文件对象(.class)。

D:同步锁—JDK5后的另一个同步机制

通过显示定义同步锁对象来实现同步，这种机制，同步锁应该使用Lock对象充当。

在实现线程安全控制中，通常使用ReentrantLock(可重入锁)。使用该对象可以显示地加锁和解锁。

具有与使用synchronized同步代码块就是对于锁的操作是隐式的。
Lock接口：出现替代了同步代码块或者同步函数，将同步的隐式操作变成显示锁操作。同时更为灵活，可以一个锁上加上多组监视器。
lock()：获取锁。
unlock()：释放锁，为了防止异常出现，导致锁无法被关闭，所以锁的关闭动作要放在finally中。

方法和语句所访问的隐式监视器锁相同的一些基本行为和语义，但功能更强大。

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class SellTicket implements Runnable {

// 定义票
private int tickets = 100;

// 定义锁对象
private Lock lock = new ReentrantLock();

@Override
public void run() {
while (true) {
try {
// 加锁
lock.lock();
if (tickets > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "正在出售第" + (tickets--) + "张票");
}
} finally {
// 释放锁
lock.unlock();
}
}
}
}

7：以前线程安全的类

把一个线程不安全的集合类变成一个线程安全的集合类用Collections工具类的方法即可。

// 线程安全的类
StringBuffer sb = new StringBuffer();
Vector<String> v = new Vector<String>();
Hashtable<String, String> h = new Hashtable<String, String>();
// Vector是线程安全的时候才去考虑使用的，但是即使要安全，也不用。
// public static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list)
List<String> list1 = new ArrayList<String>();// 线程不安全
List<String> list2 = Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>()); // 线程安全

8：死锁

两个或两个以上的线程在争夺资源的过程中，发生的一种相互等待的现象。

public class DieLock extends Thread {
private boolean flag;
public DieLock(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
@Override
public void run() {//同步的嵌套
if (flag) {
synchronized (MyLock.objA) {
System.out.println("if objA");
synchronized (MyLock.objB) {
System.out.println("if objB");
}
}
} else {
synchronized (MyLock.objB) {
System.out.println("else objB");
synchronized (MyLock.objA) {
System.out.println("else objA");
}
}
}<pre name="code" class="java">         }
}

9：线程间通信

(1)Object类中提供了三个方法：

wait():让当前线程放弃监视器进入等待，直到其他线程调用同一个监视器并调用notify()或notifyAll()为止。

notify():唤醒在同一对象监听器中调用wait方法的第一个线程。

notifyAll():唤醒在同一对象监听器中调用wait方法的所有线程。

这些方法的调用必须通过锁对象调用，而使用的锁对象可以是任意锁对象。所以，这些方法必须定义在Object类中。

两种情况：

A: synchronized修饰的方法，因为该类的默认实例(this)就是同步监视器，所以可以在同步方法中调用这三个方法。

B: synchronized修饰的同步代码块，同步监视器是括号里的对象，所以必须使用该对象调用这三个方法。

public class Student {
String name;
int age;
boolean flag; // 默认情况是没有数据，如果是true，说明有数据
}
public class SetThread implements Runnable {
private Student s;
private int x = 0;
public SetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (s) {
//判断有没有
if(s.flag){
try {
s.wait(); //t1等着，释放锁
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if (x % 2 == 0) {
s.name = "Jesus";
s.age = 27;
} else {
s.name = "Donald";
s.age = 30;
}
x++; //x=1

//修改标记
s.flag = true;
//唤醒线程
s.notify();//唤醒t2,唤醒并不表示你立马可以执行,必须还得抢CPU的执行权。
}
//t1有，或者t2有
}
}
}
public class GetThread implements Runnable {
private Student s;
public GetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (s) {
if(!s.flag){
try {
s.wait(); //t2就等待了。立即释放锁。将来醒过来的时候，是从这里醒过来的时候
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(s.name + "---" + s.age);
//Jesus---27
//Donald---30
//修改标记
s.flag = false;
//唤醒线程
s.notify(); //唤醒t1
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
//创建资源
Student s = new Student();
//设置和获取的类
SetThread st = new SetThread(s);
GetThread gt = new GetThread(s);
//线程类
Thread t1 = new Thread(st);
Thread t2 = new Thread(gt);
//启动线程
t1.start();
t2.start();
}

sleep()和wait()的区别

sleep指线程被调用时，占着CPU不工作，形象地说明为“占着CPU睡觉”，此时，系统的CPU部分资源被占用，其他线程无法进入，会增加时间限制。

wait指线程处于进入等待状态，让出系统资源，形象地说明为“等待使用CPU”，此时线程不占用任何资源，不增加时间限制。

sleep（100L）意思为：占用CPU，线程休眠100毫秒

wait（100L）意思为：不占用CPU，线程等待100毫秒

(2)同步锁中方法

当使用Lock对象来保证同步的,系统中不存在隐式的同步监视器对象，那么就不能使用者上面那三个方法了。

Condition接口：出现替代了Object中的wait、notify、notifyAll方法。将这些监视器方法单独进行了封装，变成Condition监视器对象，可以任意锁进行组合。

Condition接口中的await方法对应于Object中的wait方法。

Condition接口中的signal方法对应于Object中的notify方法。

Condition接口中的signalAll方法对应于Object中的notifyAll方法。

(3)线程的状态转换图



10:线程组&线程池

(1)线程组：

把多个线程组合到一起。它可以对一批线程进行分类管理，Java允许程序直接对线程组进行控制。

线程默认情况下，所有的线程都属于属于main的线程组。创建其他线程的时候，把其他线程的组指定为我们自己新建线程组。

private static void method() {
//ThreadGroup(String name)创建线程组
ThreadGroup tg = new ThreadGroup("这是一个新的组");
MyRunnable my = new MyRunnable();
//Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name)//指定线程组
Thread t1 = new Thread(tg,my,"Jesus");
Thread t2 = new Thread(tg,my,"Donald");
System.out.println(t1.getThreadGroup().getName());//这是一个新的组
System.out.println(t2.getThreadGroup().getName());//这是一个新的组

//通过组名称设置后台线程，表示该组的线程都是守护线程
tg.setDaemon(true);
}

(2)线程池

线程池可以很好的提高性能，尤其是当程序中要创建大量生存期很短的线程时，更应该考虑使用线程池。

线程池里的每一个线程代码结束后，并不会死亡，而是再次回到线程池中成为空闲状态，等待下一个对象来使用。

JDK5新增了一个Executors工厂类来产生线程池，有如下几个方法

public static ExecutorService newCachedThreadPool()

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()

这些方法的返回值是ExecutorService对象，该对象表示一个线程池，可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程。它提供了如下方法

Future<?> submit(Runnable task)

<T> Future<T> submit(Callable<T> task)

步骤

A: 创建一个线程池对象，控制要创建几个线程对象。

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)

B: 这种线程池的线程可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程

做一个类实现Runnable接口。

C: 调用如下方法即可

Future<?> submit(Runnable task)

<T> Future<T> submit(Callable<T> task)

D: 结束

public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + x);
}
}
}<pre name="code" class="java">public static void main(String[] args) {
// 创建一个线程池对象，控制要创建几个线程对象。
// public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);

// 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
pool.submit(new MyRunnable());
pool.submit(new MyRunnable());

//结束线程池
pool.shutdown();
}

11：Callable

是带泛型的接口，这里指定的泛型其实是call()方法的返回值类型。

好处：

可以有返回值

可以抛出异常

弊端：

代码比较复杂，所以一般不用

public class MyCallable implements Callable<Integer> {
private int number;
public MyCallable(int number) {
this.number = number;
}
@Override
public Integer call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int x = 1; x <= number; x++) {
sum += x;
}
return sum;
}
}<pre name="code" class="java">public class CallableDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
// 创建线程池对象
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
// 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
Future<Integer> f1 = pool.submit(new MyCallable(100));
Future<Integer> f2 = pool.submit(new MyCallable(200));
// V get()
Integer i1 = f1.get();
Integer i2 = f2.get();
System.out.println(i1);//5050
System.out.println(i2);//20100
// 结束
pool.shutdown();
}
}

12：匿名内部类方式使用多线程

本质其实就是该类或者接口的子类对象。

格式

new 类名或者接口名() {

重写方法;

};

public static void main(String[] args) {
// 继承Thread类来实现多线程
new Thread() {
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":"
+ x);
}
}
}.start();

// 实现Runnable接口来实现多线程
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + x);
}
}
}) {}.start();

// 继承+实现
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println("hello" + ":" + x);
}
}
}) {
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println("world" + ":" + x);
}
}
}.start();
}

13：定时器

可以让我们在指定的时间做某件事情，还可以重复的做某件事情。

依赖Timer和TimerTask这两个类：

Timer——定时

public Timer()

public void schedule(TimerTask task,long delay)

public void schedule(TimerTask task,long delay,long period)

public void cancel()

TimerTask——任务

public class TimerDemo2 {
public static void main(String[] args) {
//创建定时器对象
Timer t = new Timer();
//定时重复
t.schedule(new MyTask2(), 3000, 2000);
}
}
//做一个任务
class MyTask2 extends TimerTask{
@Override
public void run() {
System.out.println("beng,爆炸了");
}
}