java异常框架||java多线程

Java异常

1 运行时异常与一般异常有何异同

答：。java编译器要求方法必须声明抛出可能发生的非运行时异常，但是并不要求必须声明抛出未被捕获的运行时异常。运行时异常表示虚拟机的通常操作中可能遇到的异常，是一种常见运行错误。运行时期异常一旦发生,需要程序人员修改源代码.(这些异常通常是由于逻辑错误引起的)一般异常(编译时异常):必须进行处理的异常,如果不处理,程序就不能编译通过,可以通过try..catch处理或用throws声明继续抛给上层调用方法处理

运行时异常，我们可以不处理。当出现这样的异常时，总是由虚拟机接管。 RuntimeException 体系包括错误的类型转换、数组越界访问和试图访问空指针等等。假如出现 RuntimeException，那么一定是程序员的错误。

一般异常：定义方法时必须声明所有可能会抛出的异常；在调用这个方法时，可以捕获它的异常，还能把它的exception传递下去；

2 Java中的异常处理机制的简单原理和应用

答：所有异常的根类是Throwable,Throwable又派生了两个子类：Error和Exception,Exception包括运行时期异常和编译期异常。Error错误通常没有具体的处理方式，程序将会结束运行。java为系统异常和普通异常提供了不同的解决方案(捕获、往上抛出 )，编译器强制普通异常必须try..[catch..finaly]处理或throws声明继续抛给上层调用方法处理。所以普通异常为checked异常，而系统异常可以处理也可以不处理。编译器不强制用try..catch或throws声明，所以系统异常成为uncheckde异常。

①java异常处理用到了多态的概念,如果在异常处理过程中,先捕获了基类,然后在捕获子类,那么捕获子类的代码块永远不会执行.因此,在进行异常捕获时,正确的写法是先捕获子类,再捕获父类的异常信息

②异常能处理就处理,不能处理就抛出.对于一般异常,如果不能进行行之有效的处理,最好转换成运行时异常抛出

3 JAVA语言如何进行异常处理，关键字：throws,throw,try,catch,finally分别代表什么意义？在try块中可以抛出异常吗？

答:异常处理一共有两种方式：第一种不处理异常，让其往上抛。第二种就是try。。catch。。。finaly捕获异常处理。

throws是可以获取方法体中一个至多个异常,throws是方法可能抛出异常的声明。

throw是抛出一个异常对象

try是将会发生异常的语句括起来，从而进行异常的处理，

catch是如果有异常就会执行他里面的语句

finally不论是否有异常都会进行执行的语句。。return；也不能让finally停止执行，可以关闭jvm主线程停止执行finally（System.exit(1)）

try中可以抛出一个异常：通过throw new XXXException("xxxxx");

4 编写程序举例抛出一个空指针异常、类型转换异常、数组索引越界异常、字符串索引越界异常

package Demo1;

public class Student {
    int score;
    int age;
    String name;

    Computer computer;

    public void study() {

        System.out.println("studying...");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();
        student.score = 90;
        int[] arr = {1, 2, 3};
        String str = "hello";
        student = null;

        try {
            System.out.println(str.charAt(5));//字符串索引越界异常
            System.out.println(arr[5]);//数组小标越界异常
            int x = Integer.parseInt("ok");//类型转换异常
            System.out.println(student.score);//程序出现空指针异常

        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("程序出现空指针异常！！！");
        } catch (NumberFormatException e) {
            System.out.println("类型转换异常");
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("数组小标越界异常");
        } catch (StringIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("字符串索引越界异常");
        }


    }
}

线程创建方式一

继承Thread类

创建一个继承于Thread类的子类
重写Thread类的run() --> 将此线程执行的操作声明在run()中
创建Thread类的子类的对象
通过此对象调用start()

注意点：

如果自己手动调用run()方法，那么就只是普通方法，没有启动多线程模式。
run()方法由JVM调用，什么时候调用，执行的过程控制都有操作系统的CPU 调度决定。
想要启动多线程，必须调用start方法。
一个线程对象只能调用一次start()方法启动，如果重复调用了，则将抛出以上的异常IllegalThreadStateException。

课堂练习

创建两个分线程，让其中一个线程输出1-100之间的偶数，另一个线程输出1-100之间的奇数。

`Thread`类常用方法

void start(): 启动线程，并执行对象的run()方法
run(): 线程在被调度时执行的操作
String getName(): 返回线程的名称
void setName(String name):设置该线程名称
static Thread currentThread(): 返回当前线程。在Thread子类中就是this，通常用于主线程和Runnable实现类
static void yield()：线程让步
- 暂停当前正在执行的线程，把执行机会让给优先级相同或更高的线程
- 若队列中没有同优先级的线程，忽略此方法
join() ：当某个程序执行流中调用其他线程的 join() 方法时，调用线程将被阻塞，直到 join() 方法加入的 join 线程执行完为止低优先级的线程也可以获得执行
static void sleep(long millis)：(指定时间:毫秒)
- 令当前活动线程在指定时间段内放弃对CPU控制,使其他线程有机会被执行,时间到后重排队。
- 抛出InterruptedException异常
stop(): 强制线程生命期结束，不推荐使用
boolean isAlive()：返回boolean，判断线程是否还活着

线程调度(优先级)

Java的调度方法

同优先级线程组成先进先出队列（先到先服务），使用时间片策略
对高优先级，使用优先调度的抢占式策略

线程的优先级等级

MAX_PRIORITY：10
MIN _PRIORITY：1
NORM_PRIORITY：5

涉及的方法

getPriority()：返回线程优先值
setPriority(int newPriority)：改变线程的优先级

说明

线程创建时继承父线程的优先级
低优先级只是获得调度的概率低，并非一定是在高优先级线程之后才被调用

线程创建方式二

实现Runnable接口

创建一个实现了Runnable接口的类
实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()
创建实现类的对象
将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
通过Thread类的对象调用start()

两种方式比较

区别

继承Thread：线程代码存放Thread子类run方法中。
实现Runnable：线程代码存在接口的子类的run方法。

实现方式的好处

避免了单继承的局限性
多个线程可以共享同一个接口实现类的对象，非常适合多个相同线程来处理同一份资源。

线程的生命周期

`Synchronized`关键字

使用synchronized关键字可以解决线程同步问题

使用方式

同步代码块：

synchronized (对象){
    //需要被同步的代码;
}

同步方法
- synchronized还可以放在方法声明中，表示整个方法为同步方法。

public synchronized void show (String name){  
    //需要被同步的代码;
}

关于`锁`的概念

同步锁机制：
- 在《Thinking in Java》中，是这么说的：对于并发工作，你需要某种方式来防止两个任务访问相同的资源（其实就是共享资源竞争）。防止这种冲突的方法就是当资源被一个任务使用时，在其上加锁。第一个访问某项资源的任务必须锁定这项资源，使其他任务在其被解锁之前，就无法访问它了，而在其被解锁之时，另一个任务就可以锁定并使用它了。
synchronized的锁是什么？
- 任意对象都可以作为同步锁。所有对象都自动含有单一的锁（监视器）。
- 同步方法的锁：静态方法（类名.class）、非静态方法（this）
- 同步代码块：自己指定，很多时候也是指定为this或类名.class
注意：
- 必须确保使用同一个资源的多个线程共用一把锁，这个非常重要，否则就无法保证共享资源的安全
- 一个线程类中的所有静态方法共用同一把锁（类名.class），所有非静态方法共用同一把锁（this），同步代码块（指定需谨慎）

同步的范围

如何找问题，即代码是否存在线程安全？（非常重要）
1. 明确哪些代码是多线程运行的代码 run()
2. 明确多个线程是否有共享数据
3. 明确多线程运行代码中是否有多条语句操作共享数据
如何解决呢？（非常重要）
- 对多条操作共享数据的语句，只能让一个线程都执行完，在执行过程中，其他线程不可以参与执行。
- 即所有操作共享数据的这些语句都要放在同步范围中
切记：
- 范围太小：没锁住所有有安全问题的代码
- 范围太大：没发挥多线程的功能。

`Lock`方式

从JDK 5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当。
java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。
ReentrantLock类实现了 Lock ，它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁。

同步代码块中涉及到同步监视器和共享数据，谈谈你对他们的理解：

答：监视器一般我们说成同步锁。任意一个类的实例对象都可以充当这锁。但是为了保证多线程数据是共享操作的，锁一定要同一把（同一个对象）才行。不过同步锁比较麻烦，不能锁多了逻辑块，也不能锁少了，不然达不到目的。同步方法默认锁的是this，当前调用者自己。extends实现多线程有时候比较鸡肋。

锁对象我们一般使用两个：

this
同一操做目标类的字节码文件：XXX.class || this.getClas()(不可靠)

除了使用Synchronized关键字，从JDK 5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当。Lock是显式锁（手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁）。一般使用Lock接口的实现类：ReentrantLock ；

共享数据：多个线程共同操作的数据，即为共享数据。它可以被任意一个线程所操作而改变。

创建多线程有哪几种方式

答：

继承Thread类实现多线程
实现Runnable接口
实现Callable接口
线程池

通讯方法

wait()与notify()和notifyAll()
- wait()：令当前线程挂起并放弃CPU、同步资源并等待，使别的线程可访问并修改共享资源，而当前线程排队等候其他线程调用notify()或notifyAll()方法唤醒，唤醒后等待重新获得对监视器的所有权后才能继续执行。
- notify()：唤醒正在排队等待同步资源的线程中优先级最高者结束等待
- notifyAll ()：唤醒正在排队等待资源的所有线程结束等待.
这三个方法只有在synchronized方法或synchronized代码块中才能使用，否则会报 java.lang.IllegalMonitorStateException异常。
因为这三个方法必须有锁对象调用，而任意对象都可以作为synchronized的同步锁，因此这三个方法只能在Object类中声明。

wait()方法

在当前线程中调用方法：对象名.wait()
使当前线程进入等待（某对象）状态，直到另一线程对该对象发出 notify (或notifyAll) 为止。
调用方法的必要条件：当前线程必须具有对该对象的监控权（加锁）
调用此方法后，当前线程将释放对象监控权，然后进入等待
在当前线程被notify后，要重新获得监控权，然后从断点处继续代码的执行。

notify()/notifyAll()

在当前线程中调用方法：对象名.notify()
功能：唤醒等待该对象监控权的一个/所有线程。
调用方法的必要条件：当前线程必须具有对该对象的监控权（加锁）

线程实现的其他方式

实现`Callable`接口

与使用Runnable相比， Callable功能更强大些
- 相比run()方法，可以有返回值
- 方法可以抛出异常
- 支持泛型的返回值
- 需要借助FutureTask类，比如获取返回结果
Future接口
- 可以对具体Runnable、Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果等。
- FutrueTask是Futrue接口的唯一的实现类
- FutureTask 同时实现了Runnable, Future接口。它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

/**
 * 创建线程的方式三：实现Callable接口。 --- JDK 5.0新增
 *
 *
 * 如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程方式强大？
 * 1. call()可以有返回值的。
 * 2. call()可以抛出异常，被外面的操作捕获，获取异常的信息
 * 3. Callable是支持泛型的
 *
 */
//1.创建一个实现Callable的实现类
class NumThread implements Callable{
    //2.实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        int sum = 0;
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(i);
                sum += i;
            }
        }
        return sum;
    }
}


public class ThreadNew {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建Callable接口实现类的对象
        NumThread numThread = new NumThread();
        //4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象
        FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread);
        //5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，并调用start()
        new Thread(futureTask).start();

        try {
            //6.获取Callable中call方法的返回值
            //get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。
            Object sum = futureTask.get();
            System.out.println("总和为：" + sum);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

使用线程池

背景：经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大。
思路：提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。
好处：
- 提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
- 降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
- 便于线程管理
  - corePoolSize：核心池的大小
  - maximumPoolSize：最大线程数
  - keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
JDK 5.0起提供了线程池相关API：ExecutorService 和 Executors
ExecutorService：真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
- void execute(Runnable command) ：执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable
- <T> Future<T> submit(Callable<T> task)：执行任务，有返回值，一般又来执行Callable
- void shutdown() ：关闭连接池
Executors：工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池
- Executors.newCachedThreadPool()：创建一个可根据需要创建新线程的线程池
- Executors.newFixedThreadPool(n); 创建一个可重用固定线程数的线程池
- Executors.newSingleThreadExecutor() ：创建一个只有一个线程的线程池
- Executors.newScheduledThreadPool(n)：创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

/**
 * 创建线程的方式四：使用线程池
 *
 * 好处：
 * 1.提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
 * 2.降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
 * 3.便于线程管理
 *      corePoolSize：核心池的大小
 *      maximumPoolSize：最大线程数
 *      keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
 *
 *
 * 面试题：创建多线程有几种方式？四种！
 */

class NumberThread implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for(int i = 0;i <= 100;i++){
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
            }
        }
    }
}

class NumberThread1 implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for(int i = 0;i <= 100;i++){
            if(i % 2 != 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
            }
        }
    }
}

public class ThreadPool {

    public static void main(String[] args) {
        //1. 提供指定线程数量的线程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
        ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service;
        //设置线程池的属性
//        System.out.println(service.getClass());
//        service1.setCorePoolSize(15);
//        service1.setKeepAliveTime();


        //2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象
        service.execute(new NumberThread());//适合适用于Runnable
        service.execute(new NumberThread1());//适合适用于Runnable

//        service.submit(Callable callable);//适合使用于Callable
        //3.关闭连接池
        service.shutdown();
    }

}

posted on 2020-08-23 22:38 白嫖老郭阅读(209) 评论(0) 编辑收藏举报

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