摘要：表示異常，異常產(chǎn)生后程序員可以通過代碼的方式糾正，使程序繼續(xù)運行，是必須要處理的。獲取發(fā)生異常的原因。需要將這個異常對象告知給調用者。另外，因為異常會引發(fā)程序跳轉，導致有些語句執(zhí)行不到。多個異常一次捕獲，多次處理。

異常、線程

[ ] 能夠辨別程序中異常和錯誤的區(qū)別

[ ] 說出異常的分類

[ ] 說出虛擬機處理異常的方式

[ ] 列舉出常見的三個運行期異常

[ ] 能夠使用try...catch關鍵字處理異常

[ ] 能夠使用throws關鍵字處理異常

[ ] 能夠自定義異常類

[ ] 能夠處理自定義異常類

[ ] 說出進程的概念

[ ] 說出線程的概念

[ ] 能夠理解并發(fā)與并行的區(qū)別

[ ] 能夠開啟新線程

異常，就是不正常的意思。在生活中:醫(yī)生說,你的身體某個部位有異常,該部位和正常相比有點不同,該部位的功能將受影響.在程序中的意思就是：

異常 ：指的是程序在執(zhí)行過程中，出現(xiàn)的非正常的情況，最終會導致JVM的非正常停止。

在Java等面向對象的編程語言中，異常本身是一個類，產(chǎn)生異常就是創(chuàng)建異常對象并拋出了一個異常對象。Java處理異常的方式是中斷處理。

異常指的并不是語法錯誤,語法錯了,編譯不通過,不會產(chǎn)生字節(jié)碼文件,根本不能運行.

異常機制其實是幫助我們找到程序中的問題，異常的根類是java.lang.Throwable，其下有兩個子類：java.lang.Error與java.lang.Exception，平常所說的異常指java.lang.Exception。

Throwable體系：

Error:嚴重錯誤Error，無法通過處理的錯誤，只能事先避免，好比絕癥。

Exception:表示異常，異常產(chǎn)生后程序員可以通過代碼的方式糾正，使程序繼續(xù)運行，是必須要處理的。好比感冒、闌尾炎。

Throwable中的常用方法：

public void printStackTrace():打印異常的詳細信息。

包含了異常的類型,異常的原因,還包括異常出現(xiàn)的位置,在開發(fā)和調試階段,都得使用printStackTrace。

public String getMessage():獲取發(fā)生異常的原因。

提示給用戶的時候,就提示錯誤原因。

public String toString():獲取異常的類型和異常描述信息(不用)。

出現(xiàn)異常,不要緊張,把異常的簡單類名,拷貝到API中去查。

我們平常說的異常就是指Exception，因為這類異常一旦出現(xiàn)，我們就要對代碼進行更正，修復程序。

異常(Exception)的分類:根據(jù)在編譯時期還是運行時期去檢查異常?

編譯時期異常:checked異常。在編譯時期,就會檢查,如果沒有處理異常,則編譯失敗。(如日期格式化異常)

運行時期異常:runtime異常。在運行時期,檢查異常.在編譯時期,運行異常不會編譯器檢測(不報錯)。(如數(shù)學異常)

?

先運行下面的程序，程序會產(chǎn)生一個數(shù)組索引越界異常ArrayIndexOfBoundsException。我們通過圖解來解析下異常產(chǎn)生的過程。

工具類

public class ArrayTools {
    // 對給定的數(shù)組通過給定的角標獲取元素。
    public static int getElement(int[] arr, int index) {
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

測試類

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");
    }
}

上述程序執(zhí)行過程圖解：

Java異常處理的五個關鍵字：try、catch、finally、throw、throws

在編寫程序時，我們必須要考慮程序出現(xiàn)問題的情況。比如，在定義方法時，方法需要接受參數(shù)。那么，當調用方法使用接受到的參數(shù)時，首先需要先對參數(shù)數(shù)據(jù)進行合法的判斷，數(shù)據(jù)若不合法，就應該告訴調用者，傳遞合法的數(shù)據(jù)進來。這時需要使用拋出異常的方式來告訴調用者。

在java中，提供了一個throw關鍵字，它用來拋出一個指定的異常對象。那么，拋出一個異常具體如何操作呢？

創(chuàng)建一個異常對象。封裝一些提示信息(信息可以自己編寫)。

需要將這個異常對象告知給調用者。怎么告知呢？怎么將這個異常對象傳遞到調用者處呢？通過關鍵字throw就可以完成。throw 異常對象。

throw用在方法內，用來拋出一個異常對象，將這個異常對象傳遞到調用者處，并結束當前方法的執(zhí)行。

使用格式：

throw new 異常類名(參數(shù));

例如：

throw new NullPointerException("要訪問的arr數(shù)組不存在");

throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("該索引在數(shù)組中不存在，已超出范圍");

學習完拋出異常的格式后，我們通過下面程序演示下throw的使用。

public class ThrowDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建一個數(shù)組 
        int[] arr = {2,4,52,2};
        //根據(jù)索引找對應的元素 
        int index = 4;
        int element = getElement(arr, index);

        System.out.println(element);
        System.out.println("over");
    }
    /*
     * 根據(jù) 索引找到數(shù)組中對應的元素
     */
    public static int getElement(int[] arr,int index){ 
           //判斷  索引是否越界
        if(index<0 || index>arr.length-1){
             /*
             判斷條件如果滿足，當執(zhí)行完throw拋出異常對象后，方法已經(jīng)無法繼續(xù)運算。
             這時就會結束當前方法的執(zhí)行，并將異常告知給調用者。這時就需要通過異常來解決。 
              */
             throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥們，角標越界了~~~");
        }
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

注意：如果產(chǎn)生了問題，我們就會throw將問題描述類即異常進行拋出，也就是將問題返回給該方法的調用者。
那么對于調用者來說，該怎么處理呢？一種是進行捕獲處理，另一種就是繼續(xù)講問題聲明出去，使用throws聲明處理。

還記得我們學習過一個類Objects嗎，曾經(jīng)提到過它由一些靜態(tài)的實用方法組成，這些方法是null-save（空指針安全的）或null-tolerant（容忍空指針的），那么在它的源碼中，對對象為null的值進行了拋出異常操作。

public static T requireNonNull(T obj):查看指定引用對象不是null。

查看源碼發(fā)現(xiàn)這里對為null的進行了拋出異常操作：

public static  T requireNonNull(T obj) {
    if (obj == null)
          throw new NullPointerException();
    return obj;
}

聲明異常：將問題標識出來，報告給調用者。如果方法內通過throw拋出了編譯時異常，而沒有捕獲處理（稍后講解該方式），那么必須通過throws進行聲明，讓調用者去處理。

關鍵字throws運用于方法聲明之上,用于表示當前方法不處理異常,而是提醒該方法的調用者來處理異常(拋出異常).

聲明異常格式：

修飾符 返回值類型 方法名(參數(shù)) throws 異常類名1,異常類名2…{   }    

聲明異常的代碼演示：

public class ThrowsDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        read("a.txt");
    }

    // 如果定義功能時有問題發(fā)生需要報告給調用者。可以通過在方法上使用throws關鍵字進行聲明
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt這個文件 
            // 我假設  如果不是 a.txt 認為 該文件不存在 是一個錯誤 也就是異常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

throws用于進行異常類的聲明，若該方法可能有多種異常情況產(chǎn)生，那么在throws后面可以寫多個異常類，用逗號隔開。

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這個文件 
            // 我假設  如果不是 a.txt 認為 該文件不存在 是一個錯誤 也就是異常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
        if (!path.equals("b.txt")) {
            throw new IOException();
        }
    }
}

如果異常出現(xiàn)的話,會立刻終止程序,所以我們得處理異常:

該方法不處理,而是聲明拋出,由該方法的調用者來處理(throws)。

在方法中使用try-catch的語句塊來處理異常。

try-catch的方式就是捕獲異常。

捕獲異常：Java中對異常有針對性的語句進行捕獲，可以對出現(xiàn)的異常進行指定方式的處理。

捕獲異常語法如下：

try{
     編寫可能會出現(xiàn)異常的代碼
}catch(異常類型  e){
     處理異常的代碼
     //記錄日志/打印異常信息/繼續(xù)拋出異常
}

try：該代碼塊中編寫可能產(chǎn)生異常的代碼。

catch：用來進行某種異常的捕獲，實現(xiàn)對捕獲到的異常進行處理。

注意:try和catch都不能多帶帶使用,必須連用。

演示如下：

public class TryCatchDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {// 當產(chǎn)生異常時，必須有處理方式。要么捕獲，要么聲明。
            read("b.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {// 括號中需要定義什么呢？
              //try中拋出的是什么異常，在括號中就定義什么異常類型
            System.out.println(e);
        }
        System.out.println("over");
    }
    /*
     *
     * 我們 當前的這個方法中 有異常  有編譯期異常
     */
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt這個文件 
            // 我假設  如果不是 a.txt 認為 該文件不存在 是一個錯誤 也就是異常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

如何獲取異常信息：

Throwable類中定義了一些查看方法:

public String getMessage():獲取異常的描述信息,原因(提示給用戶的時候,就提示錯誤原因。

public String toString():獲取異常的類型和異常描述信息(不用)。

public void printStackTrace():打印異常的跟蹤棧信息并輸出到控制臺。

? 包含了異常的類型,異常的原因,還包括異常出現(xiàn)的位置,在開發(fā)和調試階段,都得使用printStackTrace。

finally：有一些特定的代碼無論異常是否發(fā)生，都需要執(zhí)行。另外，因為異常會引發(fā)程序跳轉，導致有些語句執(zhí)行不到。而finally就是解決這個問題的，在finally代碼塊中存放的代碼都是一定會被執(zhí)行的。

什么時候的代碼必須最終執(zhí)行？

當我們在try語句塊中打開了一些物理資源(磁盤文件/網(wǎng)絡連接/數(shù)據(jù)庫連接等),我們都得在使用完之后,最終關閉打開的資源。

finally的語法:

try...catch....finally:自身需要處理異常,最終還得關閉資源。

注意:finally不能多帶帶使用。

比如在我們之后學習的IO流中，當打開了一個關聯(lián)文件的資源，最后程序不管結果如何，都需要把這個資源關閉掉。

finally代碼參考如下：

public class TryCatchDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            read("a.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            //抓取到的是編譯期異常  拋出去的是運行期 
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            System.out.println("不管程序怎樣，這里都將會被執(zhí)行。");
        }
        System.out.println("over");
    }
    /*
     *
     * 我們 當前的這個方法中 有異常  有編譯期異常
     */
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt這個文件 
            // 我假設  如果不是 a.txt 認為 該文件不存在 是一個錯誤 也就是異常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

當只有在try或者catch中調用退出JVM的相關方法,此時finally才不會執(zhí)行,否則finally永遠會執(zhí)行。

多個異常使用捕獲又該如何處理呢？

多個異常分別處理。

多個異常一次捕獲，多次處理。

多個異常一次捕獲一次處理。

一般我們是使用一次捕獲多次處理方式，格式如下：

try{
     編寫可能會出現(xiàn)異常的代碼
}catch(異常類型A  e){  當try中出現(xiàn)A類型異常,就用該catch來捕獲.
     處理異常的代碼
     //記錄日志/打印異常信息/繼續(xù)拋出異常
}catch(異常類型B  e){  當try中出現(xiàn)B類型異常,就用該catch來捕獲.
     處理異常的代碼
     //記錄日志/打印異常信息/繼續(xù)拋出異常
}

注意:這種異常處理方式，要求多個catch中的異常不能相同，并且若catch中的多個異常之間有子父類異常的關系，那么子類異常要求在上面的catch處理，父類異常在下面的catch處理。

運行時異常被拋出可以不處理。即不捕獲也不聲明拋出。

如果finally有return語句,永遠返回finally中的結果,避免該情況.

如果父類拋出了多個異常,子類重寫父類方法時,拋出和父類相同的異常或者是父類異常的子類或者不拋出異常。

父類方法沒有拋出異常，子類重寫父類該方法時也不可拋出異常。此時子類產(chǎn)生該異常，只能捕獲處理，不能聲明拋出

為什么需要自定義異常類:

我們說了Java中不同的異常類,分別表示著某一種具體的異常情況,那么在開發(fā)中總是有些異常情況是SUN沒有定義好的,此時我們根據(jù)自己業(yè)務的異常情況來定義異常類。例如年齡負數(shù)問題,考試成績負數(shù)問題等等。

在上述代碼中，發(fā)現(xiàn)這些異常都是JDK內部定義好的，但是實際開發(fā)中也會出現(xiàn)很多異常,這些異常很可能在JDK中沒有定義過,例如年齡負數(shù)問題,考試成績負數(shù)問題.那么能不能自己定義異常呢？

什么是自定義異常類:

在開發(fā)中根據(jù)自己業(yè)務的異常情況來定義異常類.

自定義一個業(yè)務邏輯異常: RegisterException。一個注冊異常類。

異常類如何定義:

自定義一個編譯期異常: 自定義類 并繼承于java.lang.Exception。

自定義一個運行時期的異常類:自定義類 并繼承于java.lang.RuntimeException。

要求：我們模擬注冊操作，如果用戶名已存在，則拋出異常并提示：親，該用戶名已經(jīng)被注冊。

首先定義一個登陸異常類RegisterException：

// 業(yè)務邏輯異常
public class RegisterException extends Exception {
    /**
     * 空參構造
     */
    public RegisterException() {
    }

    /**
     *
     * @param message 表示異常提示
     */
    public RegisterException(String message) {
        super(message);
    }
}

模擬登陸操作，使用數(shù)組模擬數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)，并提供當前注冊賬號是否存在方法用于判斷。

public class Demo {
    // 模擬數(shù)據(jù)庫中已存在賬號
    private static String[] names = {"bill","hill","jill"};
   
    public static void main(String[] args) {     
        //調用方法
        try{
              // 可能出現(xiàn)異常的代碼
            checkUsername("nill");
            System.out.println("注冊成功");//如果沒有異常就是注冊成功
        }catch(RegisterException e){
            //處理異常
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //判斷當前注冊賬號是否存在
    //因為是編譯期異常，又想調用者去處理 所以聲明該異常
    public static boolean checkUsername(String uname) throws LoginException{
        for (String name : names) {
            if(name.equals(uname)){//如果名字在這里面 就拋出登陸異常
                throw new RegisterException("親"+name+"已經(jīng)被注冊了！");
            }
        }
        return true;
    }
}

我們在之前，學習的程序在沒有跳轉語句的前提下，都是由上至下依次執(zhí)行，那現(xiàn)在想要設計一個程序，邊打游戲邊聽歌，怎么設計？

要解決上述問題,咱們得使用多進程或者多線程來解決.

并發(fā)：指兩個或多個事件在同一個時間段內發(fā)生。

并行：指兩個或多個事件在同一時刻發(fā)生（同時發(fā)生）。

在操作系統(tǒng)中，安裝了多個程序，并發(fā)指的是在一段時間內宏觀上有多個程序同時運行，這在單 CPU 系統(tǒng)中，每一時刻只能有一道程序執(zhí)行，即微觀上這些程序是分時的交替運行，只不過是給人的感覺是同時運行，那是因為分時交替運行的時間是非常短的。

而在多個 CPU 系統(tǒng)中，則這些可以并發(fā)執(zhí)行的程序便可以分配到多個處理器上（CPU），實現(xiàn)多任務并行執(zhí)行，即利用每個處理器來處理一個可以并發(fā)執(zhí)行的程序，這樣多個程序便可以同時執(zhí)行。目前電腦市場上說的多核 CPU，便是多核處理器，核 越多，并行處理的程序越多，能大大的提高電腦運行的效率。

注意：單核處理器的計算機肯定是不能并行的處理多個任務的，只能是多個任務在單個CPU上并發(fā)運行。同理,線程也是一樣的，從宏觀角度上理解線程是并行運行的，但是從微觀角度上分析卻是串行運行的，即一個線程一個線程的去運行，當系統(tǒng)只有一個CPU時，線程會以某種順序執(zhí)行多個線程，我們把這種情況稱之為線程調度。

進程：是指一個內存中運行的應用程序，每個進程都有一個獨立的內存空間，一個應用程序可以同時運行多個進程；進程也是程序的一次執(zhí)行過程，是系統(tǒng)運行程序的基本單位；系統(tǒng)運行一個程序即是一個進程從創(chuàng)建、運行到消亡的過程。

線程：線程是進程中的一個執(zhí)行單元，負責當前進程中程序的執(zhí)行，一個進程中至少有一個線程。一個進程中是可以有多個線程的，這個應用程序也可以稱之為多線程程序。

簡而言之：一個程序運行后至少有一個進程，一個進程中可以包含多個線程

我們可以再電腦底部任務欄，右鍵----->打開任務管理器,可以查看當前任務的進程：

進程

線程

線程調度:

分時調度

所有線程輪流使用 CPU 的使用權，平均分配每個線程占用 CPU 的時間。

搶占式調度

優(yōu)先讓優(yōu)先級高的線程使用 CPU，如果線程的優(yōu)先級相同，那么會隨機選擇一個(線程隨機性)，Java使用的為搶占式調度。

設置線程的優(yōu)先級

搶占式調度詳解

大部分操作系統(tǒng)都支持多進程并發(fā)運行，現(xiàn)在的操作系統(tǒng)幾乎都支持同時運行多個程序。比如：現(xiàn)在我們上課一邊使用編輯器，一邊使用錄屏軟件，同時還開著畫圖板，dos窗口等軟件。此時，這些程序是在同時運行，”感覺這些軟件好像在同一時刻運行著“。

實際上，CPU(中央處理器)使用搶占式調度模式在多個線程間進行著高速的切換。對于CPU的一個核而言，某個時刻，只能執(zhí)行一個線程，而 CPU的在多個線程間切換速度相對我們的感覺要快，看上去就是在同一時刻運行。
其實，多線程程序并不能提高程序的運行速度，但能夠提高程序運行效率，讓CPU的使用率更高。

Java使用java.lang.Thread類代表線程，所有的線程對象都必須是Thread類或其子類的實例。每個線程的作用是完成一定的任務，實際上就是執(zhí)行一段程序流即一段順序執(zhí)行的代碼。Java使用線程執(zhí)行體來代表這段程序流。Java中通過繼承Thread類來創(chuàng)建并啟動多線程的步驟如下：

定義Thread類的子類，并重寫該類的run()方法，該run()方法的方法體就代表了線程需要完成的任務,因此把run()方法稱為線程執(zhí)行體。

創(chuàng)建Thread子類的實例，即創(chuàng)建了線程對象

調用線程對象的start()方法來啟動該線程

代碼如下：

測試類：

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建自定義線程對象
        MyThread mt = new MyThread("新的線程！");
        //開啟新線程
        mt.start();
        //在主方法中執(zhí)行for循環(huán)
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("main線程！"+i);
        }
    }
}

自定義線程類：

public class MyThread extends Thread {
    //定義指定線程名稱的構造方法
    public MyThread(String name) {
        //調用父類的String參數(shù)的構造方法，指定線程的名稱
        super(name);
    }
    /**
     * 重寫run方法，完成該線程執(zhí)行的邏輯
     */
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(getName()+"：正在執(zhí)行！"+i);
        }
    }
}