day06-异常、集合进阶(Collection、List集合)
day06—集合进阶(异常、集合)
一、异常
1.1 认识异常
接下来,我们学习一下异常,学习异常有利于我们处理程序中可能出现的问题。我先带着同学们认识一下,什么是异常?
我们阅读下面的代码,通过这段代码来认识异常。 我们调用一个方法时,经常一部小心就出异常了,然后在控制台打印一些异常信息。其实打印的这些异常信息,就叫做异常。
那肯定有同学就纳闷了,我写代码天天出异常,我知道这是异常啊!我们这里学习异常,其实是为了告诉你异常是怎么产生的?只有你知道异常是如何产生的,才能避免出现异常。以及产生异常之后如何处理。
因为写代码时经常会出现问题,Java的设计者们早就为我们写好了很多个异常类,来描述不同场景下的问题。而有些类是有共性的所以就有了异常的继承体系
先来演示一个运行时异常产生
int[] arr = {11,22,33};
//5是一个不存在的索引,所以此时产生ArrayIndexOutOfBoundsExcpetion
System.out.println(arr[5]);
下图是API中对ArrayIndexOutOfBoundsExcpetion类的继承体系,以及告诉我们它在什么情况下产生。
再来演示一个编译时异常
我们在调用SimpleDateFormat对象的parse方法时,要求传递的参数必须和指定的日期格式一致,否则就会出现异常。 Java比较贴心,它为了更加强烈的提醒方法的调用者,设计了编译时异常,它把异常的提醒提前了,你调用方法是否真的有问题,只要可能有问题就给你报出异常提示(红色波浪线)。
编译时异常的目的:意思就是告诉你,你小子注意了!!,这里小心点容易出错,仔细检查一下
有人说,我检查过了,我确认我的代码没问题,为了让它不报错,继续将代码写下去。我们这里有两种解决方案。
- 第一种:使用throws在方法上声明,意思就是告诉下一个调用者,这里面可能有异常啊,你调用时注意一下。
/**
* 目标:认识异常。
*/
public class ExceptionTest1 {
public static void main(String[] args) throws ParseException{
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
Date d = sdf.parse("2028-11-11 10:24");
System.out.println(d);
}
}
- 第二种:使用try...catch语句块异常进行处理。
public class ExceptionTest1 {
public static void main(String[] args) throws ParseException{
try {
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
Date d = sdf.parse("2028-11-11 10:24");
System.out.println(d);
} catch (ParseException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
好了,关于什么是异常,我们就先认识到这里。
1.2 自定义异常
同学们经过刚才的学习已经认识了什么是异常了,但是无法为这个世界上的全部问题都提供异常类,如果企业自己的某种问题,想通过异常来表示,那就需要自己来定义异常类了。
我们通过一个实际场景,来给大家演示自定义异常。
需求:写一个saveAge(int age)方法,在方法中对参数age进行判断,如果age<0或者>=150就认为年龄不合法,如果年龄不合法,就给调用者抛出一个年龄非法异常。
分析:Java的API中是没有年龄非常这个异常的,所以我们可以自定义一个异常类,用来表示年龄非法异常,然后再方法中抛出自定义异常即可。
- 先写一个异常类AgeIllegalException(这是自己取的名字,名字取得很奈斯),继承
// 1、必须让这个类继承自Exception,才能成为一个编译时异常类。
public class AgeIllegalException extends Exception{
public AgeIllegalException() {
}
public AgeIllegalException(String message) {
super(message);
}
}
- 再写一个测试类,在测试类中定义一个saveAge(int age)方法,对age判断如果年龄不在0~150之间,就抛出一个AgeIllegalException异常对象给调用者。
public class ExceptionTest2 {
public static void main(String[] args) {
// 需求:保存一个合法的年
try {
saveAge2(225);
System.out.println("saveAge2底层执行是成功的!");
} catch (AgeIllegalException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("saveAge2底层执行是出现bug的!");
}
}
//2、在方法中对age进行判断,不合法则抛出AgeIllegalException
public static void saveAge(int age){
if(age > 0 && age < 150){
System.out.println("年龄被成功保存: " + age);
}else {
// 用一个异常对象封装这个问题
// throw 抛出去这个异常对象
throw new AgeIllegalRuntimeException("/age is illegal, your age is " + age);
}
}
}
- 注意咯,自定义异常可能是编译时异常,也可以是运行时异常
1.如果自定义异常类继承Excpetion,则是编译时异常。
特点:方法中抛出的是编译时异常,必须在方法上使用throws声明,强制调用者处理。
2.如果自定义异常类继承RuntimeException,则运行时异常。
特点:方法中抛出的是运行时异常,不需要在方法上用throws声明。
1.3 异常处理
同学们,通过前面两小节的学习,我们已经认识了什么是异常,以及异常的产生过程。接下来就需要告诉同学们,出现异常该如何处理了。
比如有如下的场景:A调用用B,B调用C;C中有异常产生抛给B,B中有异常产生又抛给A;异常到了A这里就不建议再抛出了,因为最终抛出被JVM处理程序就会异常终止,并且给用户看异常信息,用户也看不懂,体验很不好。
此时比较好的做法就是:1.将异常捕获,将比较友好的信息显示给用户看;2.尝试重新执行,看是是否能修复这个问题。
我们看一个代码,main方法调用test1方法,test1方法调用test2方法,test1和test2方法中多有扔异常。
- 第一种处理方式是,在main方法中对异常进行try...catch捕获处理了,给出友好提示。
public class ExceptionTest3 {
public static void main(String[] args) {
try {
test1();
} catch (FileNotFoundException e) {
System.out.println("您要找的文件不存在!!");
e.printStackTrace(); // 打印出这个异常对象的信息。记录下来。
} catch (ParseException e) {
System.out.println("您要解析的时间有问题了!");
e.printStackTrace(); // 打印出这个异常对象的信息。记录下来。
}
}
public static void test1() throws FileNotFoundException, ParseException {
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
Date d = sdf.parse("2028-11-11 10:24:11");
System.out.println(d);
test2();
}
public static void test2() throws FileNotFoundException {
// 读取文件的。
InputStream is = new FileInputStream("D:/meinv.png");
}
}
- 第二种处理方式是:在main方法中对异常进行捕获,并尝试修复
/**
* 目标:掌握异常的处理方式:捕获异常,尝试修复。
*/
public class ExceptionTest4 {
public static void main(String[] args) {
// 需求:调用一个方法,让用户输入一个合适的价格返回为止。
// 尝试修复
while (true) {
try {
System.out.println(getMoney());
break;
} catch (Exception e) {
System.out.println("请您输入合法的数字!!");
}
}
}
public static double getMoney(){
Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.println("请您输入合适的价格:");
double money = sc.nextDouble();
if(money >= 0){
return money;
}else {
System.out.println("您输入的价格是不合适的!");
}
}
}
}
好了,到此我们关于异常的知识就全部学习完了。
二、集合概述和分类
2.1 集合的分类
同学们,前面我们已经学习过了ArrayList集合,但是除了ArrayList集合,Java还提供了很多种其他的集合,如下图所示:
我想你的第一感觉是这些集合好多呀!但是,我们学习时会对这些集合进行分类学习,如下图所示:一类是单列集合元素是一个一个的,另一类是双列集合元素是一对一对的。
在今天的课程中,主要学习Collection单列集合。Collection是单列集合的根接口,Collection接口下面又有两个子接口List接口、Set接口,List和Set下面分别有不同的实现类,如下图所示:
上图中各种集合的特点如下图所示:
可以自己写代码验证一下,各种集合的特点
//简单确认一下Collection集合的特点
ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); //存取顺序一致,可以重复,有索引
list.add("java1");
list.add("java2");
list.add("java1");
list.add("java2");
System.out.println(list); //[java1, java2, java1, java2]
HashSet<String> list = new HashSet<>(); //存取顺序不一致,不重复,无索引
list.add("java1");
list.add("java2");
list.add("java1");
list.add("java2");
list.add("java3");
System.out.println(list); //[java3, java2, java1]
2.2 Collection集合的常用方法
接下来,我们学习一下Collection集合的一些常用方法,这些方法所有Collection实现类都可以使用。 这里我们以创建ArrayList为例,来演示
Collection<String> c = new ArrayList<>();
//1.public boolean add(E e): 添加元素到集合
c.add("java1");
c.add("java1");
c.add("java2");
c.add("java2");
c.add("java3");
System.out.println(c); //打印: [java1, java1, java2, java2, java3]
//2.public int size(): 获取集合的大小
System.out.println(c.size()); //5
//3.public boolean contains(Object obj): 判断集合中是否包含某个元素
System.out.println(c.contains("java1")); //true
System.out.println(c.contains("Java1")); //false
//4.pubilc boolean remove(E e): 删除某个元素,如果有多个重复元素只能删除第一个
System.out.println(c.remove("java1")); //true
System.out.println(c); //打印: [java1,java2, java2, java3]
//5.public void clear(): 清空集合的元素
c.clear();
System.out.println(c); //打印:[]
//6.public boolean isEmpty(): 判断集合是否为空 是空返回true 反之返回false
System.out.println(c.isEmpty()); //true
//7.public Object[] toArray(): 把集合转换为数组
Object[] array = c.toArray();
System.out.println(Arrays.toString(array)); //[java1,java2, java2, java3]
//8.如果想把集合转换为指定类型的数组,可以使用下面的代码
String[] array1 = c.toArray(new String[c.size()]);
System.out.println(Arrays.toString(array1)); //[java1,java2, java2, java3]
//9.还可以把一个集合中的元素,添加到另一个集合中
Collection<String> c1 = new ArrayList<>();
c1.add("java1");
c1.add("java2");
Collection<String> c2 = new ArrayList<>();
c2.add("java3");
c2.add("java4");
c1.addAll(c2); //把c2集合中的全部元素,添加到c1集合中去
System.out.println(c1); //[java1, java2, java3, java4]
最后,我们总结一下Collection集合的常用功能有哪些,ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、TreeSet集合都可以调用下面的方法。
三、Collection遍历方式
各位同学,接下来我们学习一下Collection集合的遍历方式。有同学说:“集合的遍历之前不是学过吗?就用普通的for循环啊? “ 没错!之前是学过集合遍历,但是之前学习过的遍历方式,只能遍历List集合,不能遍历Set集合,因为以前的普通for循环遍历需要索引,只有List集合有索引,而Set集合没有索引。
所以我们需要有一种通用的遍历方式,能够遍历所有集合。
3.1 迭代器遍历集合
接下来学习的迭代器就是一种集合的通用遍历方式。
代码写法如下:
Collection<String> c = new ArrayList<>();
c.add("赵敏");
c.add("小昭");
c.add("素素");
c.add("灭绝");
System.out.println(c); //[赵敏, 小昭, 素素, 灭绝]
//第一步:先获取迭代器对象
//解释:Iterator就是迭代器对象,用于遍历集合的工具)
Iterator<String> it = c.iterator();
//第二步:用于判断当前位置是否有元素可以获取
//解释:hasNext()方法返回true,说明有元素可以获取;反之没有
while(it.hasNext()){
//第三步:获取当前位置的元素,然后自动指向下一个元素.
String e = it.next();
System.out.println(s);
}
迭代器代码的原理如下:
- 当调用iterator()方法获取迭代器时,当前指向第一个元素
- hasNext()方法则判断这个位置是否有元素,如果有则返回true,进入循环
- 调用next()方法获取元素,并将当月元素指向下一个位置,
- 等下次循环时,则获取下一个元素,依此内推
最后,我们再总结一下,使用迭代器遍历集合用到哪些方法
3.2 增强for遍历集合
同学们刚才我们学习了迭代器遍历集合,但是这个代码其实还有一种更加简化的写法,叫做增强for循环。
格式如下:
需要注意的是,增强for不光可以遍历集合,还可以遍历数组。接下来我们用代码演示一em.o下:
Collection<String> c = new ArrayList<>();
c.add("赵敏");
c.add("小昭");
c.add("素素");
c.add("灭绝");
//1.使用增强for遍历集合
for(String s: c){
System.out.println(s);
}
//2.再尝试使用增强for遍历数组
String[] arr = {"迪丽热巴", "古力娜扎", "稀奇哈哈"};
for(String name: arr){
System.out.println(name);
}
3.3 forEach遍历集合
在JDK8版本以后还提供了一个forEach方法也可以遍历集合,如果下图所示:
我们发现forEach方法的参数是一个Consumer接口,而Consumer是一个函数式接口,所以可以传递Lambda表达式
Collection<String> c = new ArrayList<>();
c.add("赵敏");
c.add("小昭");
c.add("素素");
c.add("灭绝");
//调用forEach方法
//由于参数是一个Consumer接口,所以可以传递匿名内部类
c.forEach(new Consumer<String>{
@Override
public void accept(String s){
System.out.println(s);
}
});
//也可以使用lambda表达式对匿名内部类进行简化
c.forEach(s->System.out.println(s)); //[赵敏, 小昭, 素素, 灭绝]
3.4 遍历集合案例
接下来,我们看一个案例,在集合中存储自定义的对象,并遍历。具体要求如下
首先,我们得写一个电影类,用来描述每一步电影应该有哪些信息。
public class Movie{
private String name; //电影名称
private double score; //评分
private String actor; //演员
//无参数构造方法
public Movie(){}
//全参数构造方法
public Movie(String name, double score, String actor){
this.name=name;
this.score=score;
this.actor=actor;
}
//...get、set、toString()方法自己补上..
}
接着,再创建一个测试类,完成上面的需求
public class Test{
public static void main(String[] args){
Collection<Movie> movies = new ArrayList<>();
movies.add(new MOvie("《肖申克的救赎》", 9.7, "罗宾斯"));
movies.add(new MOvie("《霸王别姬》", 9.6, "张国荣、张丰毅"));
movies.add(new MOvie("《阿甘正传》", 9.5, "汤姆汉克斯"));
for(Movie movie : movies){
System.out.println("电影名:" + movie.getName());
System.out.println("评分:" + movie.getScore());
System.out.println("主演:" + movie.getActor());
}
}
}
以上代码的内存原理如下图所示:当往集合中存对象时,实际上存储的是对象的地址值
四、List系列集合
前面我们已经把Collection通用的功能学习完了,接下来我们学习Collection下面的一个子体系List集合。如下图所示:
4.1 List集合的常用方法
List集合是索引的,所以多了一些有索引操作的方法,如下图所示:
接下来,我们用代码演示一下这几个方法的效果
//1.创建一个ArrayList集合对象(有序、有索引、可以重复)
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("蜘蛛精");
list.add("至尊宝");
list.add("至尊宝");
list.add("牛夫人");
System.out.println(list); //[蜘蛛精, 至尊宝, 至尊宝, 牛夫人]
//2.public void add(int index, E element): 在某个索引位置插入元素
list.add(2, "紫霞仙子");
System.out.println(list); //[蜘蛛精, 至尊宝, 紫霞仙子, 至尊宝, 牛夫人]
//3.public E remove(int index): 根据索引删除元素, 返回被删除的元素
System.out.println(list.remove(2)); //紫霞仙子
System.out.println(list);//[蜘蛛精, 至尊宝, 至尊宝, 牛夫人]
//4.public E get(int index): 返回集合中指定位置的元素
System.out.println(list.get(3));
//5.public E set(int index, E e): 修改索引位置处的元素,修改后,会返回原数据
System.out.println(list.set(3,"牛魔王")); //牛夫人
System.out.println(list); //[蜘蛛精, 至尊宝, 至尊宝, 牛魔王]
4.2 List集合的遍历方式
List集合相比于前面的Collection多了一种可以通过索引遍历的方式,所以List集合遍历方式一共有四种:
- 普通for循环(只因为List有索引)
- 迭代器
- 增强for
- Lambda表达式
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("蜘蛛精");
list.add("至尊宝");
list.add("糖宝宝");
//1.普通for循环
for(int i = 0; i< list.size(); i++){
//i = 0, 1, 2
String e = list.get(i);
System.out.println(e);
}
//2.增强for遍历
for(String s : list){
System.out.println(s);
}
//3.迭代器遍历
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
String s = it.next();
System.out.println(s);
}
//4.lambda表达式遍历
list.forEach(s->System.out.println(s));
4.3 ArrayList底层的原理
为了让同学们更加透彻的理解ArrayList集合,接下来,学习一下ArrayList集合的底层原理。
ArrayList集合底层是基于数组结构实现的,也就是说当你往集合容器中存储元素时,底层本质上是往数组中存储元素。 特点如下:
我们知道数组的长度是固定的,但是集合的长度是可变的,这是怎么做到的呢?原理如下:
数组扩容,并不是在原数组上扩容(原数组是不可以扩容的),底层是创建一个新数组,然后把原数组中的元素全部复制到新数组中去。
4.4 LinkedList底层原理
学习完ArrayList底层原理之后,接下来我们看一下LinkedList集合的底层原理。
LinkedList底层是链表结构,链表结构是由一个一个的节点组成,一个节点由数据值、下一个元素的地址组成。如下图所示
假如,现在要在B节点和D节点中间插入一个元素,只需要把B节点指向D节点的地址断掉,重新指向新的节点地址就可以了。如下图所示:
假如,现在想要把D节点删除,只需要让C节点指向E节点的地址,然后把D节点指向E节点的地址断掉。此时D节点就会变成垃圾,会把垃圾回收器清理掉。
上面的链表是单向链表,它的方向是从头节点指向尾节点的,只能从左往右查找元素,这样查询效率比较慢;还有一种链表叫做双向链表,不光可以从做往右找,还可以从右往左找。如下图所示:
LinkedList集合是基于双向链表实现了,所以相对于ArrayList新增了一些可以针对头尾进行操作的方法,如下图示所示:
4.5 LinkedList集合的应用场景
刚才我们学习了LinkedList集合,那么LInkedList集合有什么用呢?可以用它来设计栈结构、队列结构。
- 我们先来认识一下队列结构,队列结构你可以认为是一个上端开口,下端也开口的管子的形状。元素从上端入队列,从下端出队列。
入队列可以调用LinkedList集合的addLast方法,出队列可以调用removeFirst()方法.
//1.创建一个队列:先进先出、后进后出
LinkedList<String> queue = new LinkedList<>();
//入对列
queue.addLast("第1号人");
queue.addLast("第2号人");
queue.addLast("第3号人");
queue.addLast("第4号人");
System.out.println(queue);
//出队列
System.out.println(queue.removeFirst()); //第4号人
System.out.println(queue.removeFirst()); //第3号人
System.out.println(queue.removeFirst()); //第2号人
System.out.println(queue.removeFirst()); //第1号人
-
接下来,我们再用LinkedList集合来模拟一下栈结构的效果。还是先来认识一下栈结构长什么样。栈结构可以看做是一个上端开头,下端闭口的水杯的形状。
元素永远是上端进,也从上端出,先进入的元素会压在最底下,所以栈结构的特点是先进后出,后进先出
有没有感觉栈结构很像,手枪的子弹夹呀!!第一个压进入的子弹在最底下,最后一个才能打出来,最后一个压进入的子弹在最顶上,第一个打出来。
接着,我们就用LinkedList来模拟下栈结构,代码如下:
//1.创建一个栈对象
LinkedList<String> stack = new ArrayList<>();
//压栈(push) 等价于 addFirst()
stack.push("第1颗子弹");
stack.push("第2颗子弹");
stack.push("第3颗子弹");
stack.push("第4颗子弹");
System.out.println(stack); //[第4颗子弹, 第3颗子弹, 第2颗子弹,第1颗子弹]
//弹栈(pop) 等价于 removeFirst()
System.out.println(statck.pop()); //第4颗子弹
System.out.println(statck.pop()); //第3颗子弹
System.out.println(statck.pop()); //第2颗子弹
System.out.println(statck.pop()); //第1颗子弹
//弹栈完了,集合中就没有元素了
System.out.println(list); //[]