异常、线程

主要内容

• 异常、线程

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

第一章 异常

1.1 异常概念

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：

• 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体系：

• Error:严重错误Error，无法通过处理的错误，只能事先避免，好比绝症。
• Exception:表示异常，异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正，使程序继续运行，是必须要处理的。好比感冒、阑尾炎。

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。

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)

package com.itheima.demo01.Exception;

/*
    java.lang.Throwable:类是 Java 语言中所有错误或异常的超类。
        Exception:编译期异常,进行编译(写代码)java程序出现的问题
            RuntimeException:运行期异常,java程序运行过程中出现的问题
            异常就相当于程序得了一个小毛病(感冒,发烧),把异常处理掉,程序可以继续执行(吃点药,继续革命工作)
        Error:错误
            错误就相当于程序得了一个无法治愈的毛病(非典,艾滋).必须修改源代码,程序才能继续执行
 */
public class Demo01Exception {
    public static void main(String[] args) /*throws ParseException*/ {
        //Exception:编译期异常,进行编译(写代码)java程序出现的问题
        /*SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");//用来格式化日期
        Date date = null;
        try {
            date = sdf.parse("1999-0909");//把字符串格式的日期,解析为Date格式的日期
        } catch (ParseException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(date);*/

        //RuntimeException:运行期异常,java程序运行过程中出现的问题
        /*int[] arr = {1,2,3};
        //System.out.println(arr[0]);
        try {
            //可能会出现异常的代码
            System.out.println(arr[3]);
        }catch(Exception e){
            //异常的处理逻辑
            System.out.println(e);
        }*/

        /*
            Error:错误
            OutOfMemoryError: Java heap space
            内存溢出的错误,创建的数组太大了,超出了给JVM分配的内存
         */
        //int[] arr = new int[1024*1024*1024];
        //必须修改代码,创建的数组小一点
        int[] arr = new int[1024*1024];
        System.out.println("后续代码");
    }
}

1.4 异常的产生过程解析

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");
    }
}

上述程序执行过程图解：

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

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？

1. 创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写)。

2. 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。

demo in class

package com.itheima.demo01.Exception;
/*
    throw关键字
    作用:
        可以使用throw关键字在指定的方法中抛出指定的异常
    使用格式:
        throw new xxxException("异常产生的原因");
    注意:
        1.throw关键字必须写在方法的内部
        2.throw关键字后边new的对象必须是Exception或者Exception的子类对象
        3.throw关键字抛出指定的异常对象,我们就必须处理这个异常对象
            throw关键字后边创建的是RuntimeException或者是 RuntimeException的子类对象,我们可以不处理,默认交给JVM处理(打印异常对象,中断程序)
            throw关键字后边创建的是编译异常(写代码的时候报错),我们就必须处理这个异常,要么throws,要么try...catch
 */
public class Demo03Throw {
    public static void main(String[] args) {
        //int[] arr = null;
        int[] arr = new int[3];
        int e = getElement(arr,3);
        System.out.println(e);
    }
    /*
        定义一个方法,获取数组指定索引处的元素
        参数:
            int[] arr
            int index
        以后(工作中)我们首先必须对方法传递过来的参数进行合法性校验
        如果参数不合法,那么我们就必须使用抛出异常的方式,告知方法的调用者,传递的参数有问题
        注意:
            NullPointerException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
            ArrayIndexOutOfBoundsException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
     */
    public static int getElement(int[] arr,int index){
        /*
            我们可以对传递过来的参数数组,进行合法性校验
            如果数组arr的值是null
            那么我们就抛出空指针异常,告知方法的调用者"传递的数组的值是null"
         */
        if(arr == null){
            throw new NullPointerException("传递的数组的值是null");
        }

        /*
            我们可以对传递过来的参数index进行合法性校验
            如果index的范围不在数组的索引范围内
            那么我们就抛出数组索引越界异常,告知方法的调用者"传递的索引超出了数组的使用范围"
         */
        if(index<0 || index>arr.length-1){
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的索引超出了数组的使用范围");
        }

        int ele = arr[index];
        return ele;
    }
}

2.2 Objects非空判断

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;
}

demo in class

package com.itheima.demo01.Exception;

import java.util.Objects;

/*
    Obects类中的静态方法
    public static <T> T requireNonNull(T obj):查看指定引用对象不是null。
    源码:
        public static <T> T requireNonNull(T obj) {
            if (obj == null)
                throw new NullPointerException();
            return obj;
        }
 */
public class Demo04Objects {
    public static void main(String[] args) {
        method(null);
    }

    public static void method(Object obj){
        //对传递过来的参数进行合法性判断,判断是否为null
        /*if(obj == null){
            throw new NullPointerException("传递的对象的值是null");
        }*/

        //Objects.requireNonNull(obj);
        Objects.requireNonNull(obj,"传递的对象的值是null");
    }
}

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) 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();
        }
    }
}

demo in class

package com.itheima.demo01.Exception;

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");
    }
}

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。

try-catch的方式就是捕获异常。

• 捕获异常：Java中对异常有针对性的语句进行捕获，可以对出现的异常进行指定方式的处理。

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。

demo in class

package com.itheima.demo02.Exception;

import java.io.IOException;

/*
    try...catch:异常处理的第二种方式,自己处理异常
    格式:
        try{
            可能产生异常的代码
        }catch(定义一个异常的变量,用来接收try中抛出的异常对象){
            异常的处理逻辑,异常异常对象之后,怎么处理异常对象
            一般在工作中,会把异常的信息记录到一个日志中
        }
        ...
        catch(异常类名 变量名){

        }
    注意:
        1.try中可能会抛出多个异常对象,那么就可以使用多个catch来处理这些异常对象
        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,那么就不会执行catch中异常的处理逻辑,执行完try中的代码,继续执行try...catch之后的代码
 */
public class Demo01TryCatch {
    public static void main(String[] args) {
        try{
            //可能产生异常的代码
            readFile("d:\\a.tx");
            System.out.println("资源释放");
        }catch (IOException e){//try中抛出什么异常对象,catch就定义什么异常变量,用来接收这个异常对象
            //异常的处理逻辑,异常异常对象之后,怎么处理异常对象
            //System.out.println("catch - 传递的文件后缀不是.txt");

            /*
                Throwable类中定义了3个异常处理的方法
                 String getMessage() 返回此 throwable 的简短描述。
                 String toString() 返回此 throwable 的详细消息字符串。
                 void printStackTrace()  JVM打印异常对象,默认此方法,打印的异常信息是最全面的
             */
            //System.out.println(e.getMessage());//文件的后缀名不对
            //System.out.println(e.toString());//重写Object类的toString java.io.IOException: 文件的后缀名不对
            //System.out.println(e);//java.io.IOException: 文件的后缀名不对

            /*
                java.io.IOException: 文件的后缀名不对
                    at com.itheima.demo02.Exception.Demo01TryCatch.readFile(Demo01TryCatch.java:55)
                    at com.itheima.demo02.Exception.Demo01TryCatch.main(Demo01TryCatch.java:27)
             */
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("后续代码");
    }

    /*
       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

    */
    public static void readFile(String fileName) throws IOException {

        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");
    }
}

2.4 finally 代码块

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。

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。

package com.itheima.demo02.Exception;

import java.io.IOException;

/*
    finally代码块
     格式:
        try{
            可能产生异常的代码
        }catch(定义一个异常的变量,用来接收try中抛出的异常对象){
            异常的处理逻辑,异常异常对象之后,怎么处理异常对象
            一般在工作中,会把异常的信息记录到一个日志中
        }
        ...
        catch(异常类名 变量名){

        }finally{
            无论是否出现异常都会执行
        }
     注意:
        1.finally不能单独使用,必须和try一起使用
        2.finally一般用于资源释放(资源回收),无论程序是否出现异常,最后都要资源释放(IO)
 */
public class Demo02TryCatchFinally {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //可能会产生异常的代码
            readFile("c:\\a.tx");
        } catch (IOException e) {
            //异常的处理逻辑
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //无论是否出现异常,都会执行
            System.out.println("资源释放");
        }
    }

    /*
       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

    */
    public static void readFile(String fileName) throws IOException {

        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");
    }
}

2.5 异常注意事项

• 多个异常使用捕获又该如何处理呢？

  1. 多个异常分别处理。
  2. 多个异常一次捕获，多次处理。
  3. 多个异常一次捕获一次处理。

  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
  }

  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。（若父类在上，相当于多态，所以下面的子类异常根本没有被捕获）

• 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,避免该情况.
• 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
• 子类继承父类只能抛出范围小于等于父类的异常（子类或者本身）

demo in class

package com.itheima.demo03.Exception;

import java.util.List;

/*
    异常的注意事项
 */
public class Demo01Exception {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            多个异常使用捕获又该如何处理呢？
            1. 多个异常分别处理。
            2. 多个异常一次捕获，多次处理。
            3. 多个异常一次捕获一次处理。
         */

        //1. 多个异常分别处理。
       /* try {
            int[] arr = {1,2,3};
            System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
        }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }

        try{
            List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
            System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
        }catch (IndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }*/

        //2. 多个异常一次捕获，多次处理。
        /*try {
            int[] arr = {1,2,3};
            //System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
            List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
            System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
        }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }catch (IndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }*/

        /*
            一个try多个catch注意事项:
                catch里边定义的异常变量,如果有子父类关系,那么子类的异常变量必须写在上边,否则就会报错
                ArrayIndexOutOfBoundsException extends IndexOutOfBoundsException
         */
        /*try {
            int[] arr = {1,2,3};
            //System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
            List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
            System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
        }catch (IndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
            System.out.println(e);
        }*/

        //3. 多个异常一次捕获一次处理。
        /*try {
            int[] arr = {1,2,3};
            //System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
            List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
            System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e);
        }*/

        //运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
        //默认给虚拟机处理,终止程序,什么时候不抛出运行时异常了,在来继续执行程序
        int[] arr = {1,2,3};
        System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
        List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
        System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3

        System.out.println("后续代码!");
    }
}

package com.itheima.demo03.Exception;
/*
    如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况.
 */
public class Demo02Exception {
    public static void main(String[] args) {
        int a = getA();
        System.out.println(a);
    }

    //定义一个方法,返回变量a的值
    public static int getA(){
        int a = 10;
        try{
            return a;
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e);
        }finally {
            //一定会执行的代码
            a = 100;
            return a;
        }

    }
}

package com.itheima.demo03.Exception;
/*
    子父类的异常:
        - 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:
        父类异常时什么样,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() throws Exception {}
}

class Zi extends Fu{
    //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
    public void show02() throws ArrayIndexOutOfBoundsException{}
    //子类重写父类方法时,不抛出异常
    public void show03() {}

    /*
        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。

     */
    //public void show04() throws Exception{}

    //此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出
    public void show04()  {
        try {
            throw  new Exception("编译期异常");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

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。

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:

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;
    }
}

demo in class

package com.itheima.demo04.MyException;
/*
    自定义异常类:
        java提供的异常类,不够我们使用,需要自己定义一些异常类
    格式:
        public class XXXExcepiton extends Exception | RuntimeException{
            添加一个空参数的构造方法
            添加一个带异常信息的构造方法
        }
     注意:
        1.自定义异常类一般都是以Exception结尾,说明该类是一个异常类
        2.自定义异常类,必须的继承Exception或者RuntimeException
            继承Exception:那么自定义的异常类就是一个编译期异常,如果方法内部抛出了编译期异常,就必须处理这个异常,要么throws,要么try...catch
            继承RuntimeException:那么自定义的异常类就是一个运行期异常,无需处理,交给虚拟机处理(中断处理)
 */
class RegisterException extends /*Exception*/ RuntimeException{
    //添加一个空参数的构造方法
    public RegisterException(){
        super();
    }
    /*
        添加一个带异常信息的构造方法
        查看源码发现,所有的异常类都会有一个带异常信息的构造方法,
        方法内部会调用父类带异常信息的构造方法,
        让父类来处理这个异常信息
     */
    public RegisterException(String message){
        super(message);
    }
}

package com.itheima.demo04.MyException;

import java.util.Scanner;

/*
    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。

    分析:
        1.使用数组保存已经注册过的用户名(数据库)
        2.使用Scanner获取用户输入的注册的用户名(前端,页面)
        3.定义一个方法,对用户输入的中注册的用户名进行判断
            遍历存储已经注册过用户名的数组,获取每一个用户名
            使用获取到的用户名和用户输入的用户名比较
                true:
                    用户名已经存在,抛出RegisterException异常,告知用户"亲，该用户名已经被注册";
                false:
                    继续遍历比较
            如果循环结束了,还没有找到重复的用户名,提示用户"恭喜您,注册成功!";
 */
public class Demo02RegisterException {
    // 1.使用数组保存已经注册过的用户名(数据库)
    static String[] usernames = {"张三","李四","王五"};

    public static void main(String[] args) {
        //2.使用Scanner获取用户输入的注册的用户名(前端,页面)
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入您要注册的用户名:");
        String username = sc.next();
        checkUsername(username);

    }

    //3.定义一个方法,对用户输入的中注册的用户名进行判断
    public static void checkUsername(String username)  {
        //遍历存储已经注册过用户名的数组,获取每一个用户名
        for (String name : usernames) {
            //使用获取到的用户名和用户输入的用户名比较
            if(name.equals(username)){
                //true:用户名已经存在,抛出RegisterException异常,告知用户"亲，该用户名已经被注册";
                throw new RegisterException("亲，该用户名已经被注册");//注意：这儿的RegisterException 已经被重写成RuntimeException抛出运行期异常,无需处理,交给JVM处理,中断处理
            }
        }

        //如果循环结束了,还没有找到重复的用户名,提示用户"恭喜您,注册成功!";
        System.out.println("恭喜您,注册成功!");
    }
}



/*=================*/
package com.itheima.demo04.MyException;

import java.util.Scanner;

/*
    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。

    分析:
        1.使用数组保存已经注册过的用户名(数据库)
        2.使用Scanner获取用户输入的注册的用户名(前端,页面)
        3.定义一个方法,对用户输入的中注册的用户名进行判断
            遍历存储已经注册过用户名的数组,获取每一个用户名
            使用获取到的用户名和用户输入的用户名比较
                true:
                    用户名已经存在,抛出RegisterException异常,告知用户"亲，该用户名已经被注册";
                false:
                    继续遍历比较
            如果循环结束了,还没有找到重复的用户名,提示用户"恭喜您,注册成功!";
 */
class Demo01RegisterException {
    // 1.使用数组保存已经注册过的用户名(数据库)
    static String[] usernames = {"张三","李四","王五"};

    public static void main(String[] args) /*throws RegisterException*/ {
        //2.使用Scanner获取用户输入的注册的用户名(前端,页面)
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入您要注册的用户名:");
        String username = sc.next();
        checkUsername(username);

    }

    //3.定义一个方法,对用户输入的中注册的用户名进行判断
    public static void checkUsername(String username) /*throws RegisterException*/ {
        //遍历存储已经注册过用户名的数组,获取每一个用户名
        for (String name : usernames) {
            //使用获取到的用户名和用户输入的用户名比较
            if(name.equals(username)){
                //true:用户名已经存在,抛出RegisterException异常,告知用户"亲，该用户名已经被注册";
                try {
                    throw new RegisterException("亲，该用户名已经被注册");
                } catch (RegisterException e) {
                    e.printStackTrace();
                    return; //结束方法
                }
            }
        }

        //如果循环结束了,还没有找到重复的用户名,提示用户"恭喜您,注册成功!";
        System.out.println("恭喜您,注册成功!");
    }
}

/*==========================================================================*/

// 自定义异常，重写RegisterException

package com.itheima.demo04.MyException;
/*
    自定义异常类:
        java提供的异常类,不够我们使用,需要自己定义一些异常类
    格式:
        public class XXXExcepiton extends Exception | RuntimeException{
            添加一个空参数的构造方法
            添加一个带异常信息的构造方法
        }
     注意:
        1.自定义异常类一般都是以Exception结尾,说明该类是一个异常类
        2.自定义异常类,必须的继承Exception或者RuntimeException
            继承Exception:那么自定义的异常类就是一个编译期异常,如果方法内部抛出了编译期异常,就必须处理这个异常,要么throws,要么try...catch
            继承RuntimeException:那么自定义的异常类就是一个运行期异常,无需处理,交给虚拟机处理(中断处理)
 */
class RegisterException extends /*Exception*/ RuntimeException{
    //添加一个空参数的构造方法
    public RegisterException(){
        super();
    }
    /*
        添加一个带异常信息的构造方法
        查看源码发现,所有的异常类都会有一个带异常信息的构造方法,
        方法内部会调用父类带异常信息的构造方法,
        让父类来处理这个异常信息
     */
    public RegisterException(String message){
        super(message);
    }
}

第四章 多线程

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.

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。

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

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。

    

demo in class

package com.itheima.demo05.Thread;
/*
    主线程:执行主(main)方法的线程

    单线程程序:java程序中只有一个线程
    执行从main方法开始,从上到下依次执行

    JVM执行main方法,main方法会进入到栈内存
    JVM会找操作系统开辟一条main方法通向cpu的执行路径
    cpu就可以通过这个路径来执行main方法
    而这个路径有一个名字,叫main(主)线程
 */
public class Demo01MainThread {
    public static void main(String[] args) {
        Person p1 = new Person("小强");
        p1.run();
        System.out.println(0/0);//ArithmeticException: / by zero
        Person p2 = new Person("旺财");
        p2.run();
    }
}

/*==========================================*/
package com.itheima.demo05.Thread;

public class Person {
    private String name;

    public void run(){
        //定义循环,执行20次
        for(int i=0; i<20; i++){
            System.out.println(name+"-->"+i);
        }
    }

    public Person() {
    }

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

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

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);
		}
	}
}

demo in class

测试类

package 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 <100 ; i++) {
            System.out.println("main:"+i);
        }
    }
}

自定义线程类：

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 <100 ; i++) {
            System.out.println("run:"+i);
        }
    }
}