5.Java学习笔记：异常的捕获，抛出，处理；线程概念，状态，安全；多线程，线程池；等待与唤醒机制，lambda表达式。

第七章 异常

1. 异常概念

1. 异常概念

   • 异常是一个类，处理异常：中断处理。
   • 异常不是语法错误，语法错误编译不通过。

2. 异常体系

• 异常的所有父类是java.lang.throwable，其下有两个子类
  • java.lang.Error和java.lang.Exception，平常所说的异常是后者。
  • error是非常严重的问题，叫错误，只能规避，无法处理，尽量避免；
  • exception，可以处理。

3. 异常分类
   • exception编译期异常，写代码时异常。
     • RuntimeException：运行期异常，java运行过程中出现的问题。
   • Error:错误，必须修改代码，程序才能运行。
4. 异常产生过程解析：
   • 方法创建异常对象（名称，原因，位置）–>抛出给main方法，在抛出给–>控制台。

2. 异常的处理

2.1抛出异常 throw

throw关键字

• 使用throw在指定的方法中抛出指定异常

• 使用格式：throw new xxxException（"异常产生的原因"）

• throw关键字必须写在方法的内部

• throw关键字后new的对象必须是Exception或者Exception的子类对象。

• 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关键字后面创建的是RuntimeException或者它的子类对象可以不处理，交给JVM处理

  throw后创建的是编译异常（写代码时的异常），则必须处理这个异常，要么throws，要么try…catch

• 必须对方法传递到参数进行合法性校验，如果参数不合法，必须告知调用者传递的参数有问题。

2.2Objects非空判断

对传递参数的合法性判断，判断是否为null，

Objects.requireNonNull(obj,"传递的时空null")；

2.3声明异常 throws

• 异常处理的第一种方法：交给别人处理。

  • 作用：方法内部抛出异常时，就必须处理这个异常对象。最终交给JVM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（参数裂变） throws xxxException, xxxException{

    ​ throw new XXXException(“产生原因”)；

    }

  • throws关键字必须写在主方法声明处，

  • throws关键字后边声明的异常必须是Exception或者Exception的子类

  • 方法内部抛出多个异常对象，那么throws后边也必须声明多个异常；

    方法内部如果抛出了多个异常对象有子父类关系，那么直接声明父类异常即可。

  • 调用了一个声明抛出异常的方法，就必须处理声明的异常。

    要么使用throws声明抛出，交给方法调用者，最终交给JVM

    要么try…catch自己处理异常

2.4捕获异常try…catch

• 异常处理的第二种方法：自己处理。

  • try{

    ​ 可能产生异常的代码；

    }catch(xxException e){

    ​ 异常的处理逻辑；一般工作中会记录到日志中。

    }catch（）{

    …}

  • try中可能抛出多个异常对象，那么可以使用多个catch来处理这些异常对象。

  • 如果try中产生了异常，那么就会执行catch中的异常处理逻辑，执行完毕之后，继续执行catch之后的代码

  • 如果try中没有异常，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。

• throwable

  • getMessage() 返回此 throwable 的简短描述。
  • toString() 返回此 throwable 的详细消息字符串。
  • printStackTrace() JVM默认此方法，打印异常信息最全面。

2.5 finally代码块

try…catch中，try异常后的代码块不执行，catch后的代码执行。

• finally中的代码块无论是否出现异常，一定可以执行
  • finally不能单独使用，必须和try一起使用
  • finally一般用于资源释放/回收，无论程序是否出现异常，都要进行资源释放发。

2.6异常注意事项

多个异常使用捕获该如何处理？

• 多个异常分别处理。每个异常一个try…catch

• 多个异常一次捕获，多次处理。一个try,多个catch.（如果多个异常有子父类关系，catch中子类异常必须写在前面）

• 多个异常一次捕获一次处理。 一个try…一个catch（一个Exception全部处理）。

• 运行时异常可以不处理，默认给虚拟机处理。

如果finally中有return语句，永远返回finally中的结果，应避免该情况。

• 如果父类抛出多个异常，子类重写父类该方法时，抛出 和父类相同的异常 / 父类异常的子类 / 不抛出异常

• 父类方法没有抛出异常，子类重写父类方法时不可抛出异常。此时子类产生异常，只捕获，不能声明抛出。

  【父类异常什么样，子类一场就什么样。】

3. 自定义异常

• 概述

  • java提供的异常类不够用，自己自定义一些异常类。

  • 格式：public class xxxException extends Exception / RuntimeExcetion{
    	添加空参数构造方法；public xxxException(){ }//空参构造
    	添加带构造信息构造方法；public xxxException(String str){ super(str); }//调用父类方法解决异常
    }
    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异常。无需处理，交给虚拟机处理。中断处理。
    

• 自定义异常练习

  要求：模拟注册操作，如果用户名已经存在，则抛出异常并提示：亲，该用户名已存在

  分析：

  1. 使用数组保存已经注册过用户名（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，对用户输入的注册的用户名进行判断

     遍历存储到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比较

     ​ true：用户名已存在，抛出RegisterException异常，告知用户“亲，该用户已经被注册”。

     ​ false：继续遍历比较。循环结束，提示 ”恭喜注册成功“。

第八章 多线程

1线程类

1. 并发与并行

   • 并发：交替执行。单核单线程
   • 并行：同时执行，

2. 线程与进程

   • 进程：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；
   • 线程：线程是进程执行中的一个执行单元，负责当前进程中的程序的执行，一个进程至少有一个线程；一个进程可以有多个线程。一个程序运行至少有一个进程，一个进程可以包含多个线程。
   • 线程调度
     • 分时调度：所有线程轮流使用CPU的使用权，平均分配给每个线程占用时间。
     • 抢占调度：优先级高的线程先使用CPU，优先级相同，随机选择。JAVA使用抢占调度。

3. 创建线程类

   • 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main方法开始，从上到下依次执行。

   • 多线程创建方式一：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
       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的运行；当前线程（从调用返回给start方法）和另一个线程（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。
       

2多线程

1. 多线程原理

2. Thread类：

   • Thread类构造方法：

     • public Thread()：分配一个新的线程对象。
     • public Thread(String namr)：分配一个指定名字的线程对象。
     • public Thread(Runnable target)：分配一个带有指定目标新的线程对象。
     • public Thread(Runnable target, String name)：分配一个带有指定目标的线程对象并指定名字。

   • Thread常用方法：

     • public String getName()：获取当前线程的名字。

       获取线程的名称：在run方法中

       1. 直接使用Thread类中的方法getName() String getName()返回该线程的名称。
       2. 先获取当前在执行的线程static Thread currentThread()，使用线程的.getName()获取线程的名称。

       设置线程中的名称：

       1. 直接使用Thread类中的方法 void setName(String name)设置线程名称。
       2. 创建一个带参构造方法，参数传递线程名称；调用父类的带参构造方法，把线程名称传递给父类，让父类（Thread）给子线程

     • public void start()：此线程开始执行；Java虚拟机调用用此线程的run方法。

     • public void run()：此线程要执行的任务在此处定义代码。

     • public static void sleep(long milllis)：使当前正在执行的线程暂停毫秒数值。

       可以让主程序暂停执行。“秒表打印”。

     • public static Thread currenThread()：返回当前正在执行的线程对象的引用。

3. 多线程创建方式二：

   • 创建runnable接口的实现类，然后实现方法。
     1. 创建一个Runnable接口的实现类；在其中重写run方法，设置线程任务。
     2. 创建一个Runnable实现类的对象。
     3. 创建一个Thread类对象，构造方法中传递Runnable接口的实现类对象。
     4. 调用Thread中的方法，开启新的线程执行run方法。

4. Thread和Runnable的区别：

   • 实现Runnable接口创建多线程的好处

     1. 一个类只能继承一个类，不能继承其他类。实现了Runnable接口，还可以继承其他类，实现其他接口。

     2. 在增强程序扩展性，降低程序耦合性（解耦）。

        实现Runnable接口的方式，把设置线程任务和开启新线程进行分离（解耦）。

        实现类中，重写run方法： 就是用来设置线程任务。

        创建Thread类对象，调用start方法：开启新线程。

5. 匿名内部类：继承/实现；重写；创建子类；一步完成这三个操作。

格式：

new Thread(){
    重写run方法
}.start();	//线程的父类

 Runnable r = new Runnable(){
     重写run方法
 };//实现runnable接口
new Thread(r).start();

3线程安全

1. 线程安全

   多线程访问共享数据会发生安全问题。

   保证线程安全：一个线程在访问共享数据时，其他线程只能等待。保证：始终只有一个线程在卖票。

2. 线程同步：解决线程安全问题。

   • 有3种方法：同步代码块；同步方法；lock锁机制。

3. 同步代码块

   synchronize(锁对象){
       访问了共享数据的代码/可能出现安全问题的代码
   }
   注意：通过代码块中的锁对象，可以使用任意的对象。
       必须保证多个线程使用的锁对象相同。
       锁对象作用：吧代码块锁住，只让一个线程在同步代块中执行。
   

   使用方法：将代码块写进Runnable实现类的run方法中。

4. 同步方法

   public synchronized void method(){ 可能会产生安全问题的代码块}：

   使用步骤：

   • 把访问了共享数据的方法抽取出来，放到加了sunchronized修饰符的方法中。
   • 在实现类的方法中调用该method方法。

   同步方法也会把方法内部代码锁住，只让一个线程执行。

   同步方法的锁对象就是 this。

   【静态同步方法：】

   1. 在同步方法前和使用的数据前加上static。也能保证线程安全。
   2. 静态方法的锁对象：本类的class属性/class文件对象。

5. lock机制（用的多）

   • lock锁java.util.current.locks

   • Lock接口种两个重要方法：lock和unlock

     1. 在成员位置创建ReentrantLock对象（Lock接口的实现类对象）。
     2. 可能出现安全问题的代码前，调用Lock接口中Lock方法，获取锁。
     3. 在可能出现安全问题的额代码后调用Lock接口中的方法unlck释放锁。

     改进：将安全问题代码写进try中，将l.unlock()写进finally代码块中，无论是否出现异常都会释放锁。

##4线程状态

1. 线程状态概述

   线程状态	导致状态发生的条件
   New(新建)	线程刚被创建，但是并未启动。还没调用start方法。
   Runnable（可运行）	线程可以在java虚拟机中运行的状态，可能正在运行自己的代码，也可能没有，取决于操作系统处理器
   Blocked（锁阻塞）	当一个线程试图获取一个对象锁，而该对象锁被其他的线程持有，则该线程进入Blocked状态；当该线程持有锁时，该线程将变为Runnable状态。
   Waiting（无限等待）	一个线程等待另一个线程执行一个动作时，该线程进入Waiting状态。进入这个状态后是不能自动唤醒的，必须等待另一个线程调用notify或者notifyAll方法唤醒。
   Timed Wainting(计时等待)	同waiting状态，有几个方法有超时参数，调用他们将进入Timed Wainting状态。这一状态将一直保持到超时期满或者收到唤醒通知。带有超时参数的常用方法有Thread.sleep，Object.wait。
   Teminated（被终止）	run方法正常运行结束而消亡；或者因为没有捕获的异常终止了方法而死亡。

   • 等待唤醒案例： 线程之间的通信。

     1. 创建第一个线程，调用wait方法 ，进入wainting（无限等待）状态。

     2. 创建第二个线程，执行结束后调用notify方法，唤醒第一个线程执行。

        • 两个线程必须使用同步代码块包裹起来，保证等待和唤醒只能有一个在执行。
        • 两个进程必须使用同一个锁对象。
        • 只有锁对象才能调用wait和notify方法。

     3. void wait()：其他线程调用notify或notifyAll方法前，导致当前线程等待。

        void notify()：唤醒在此监视器上的等待的单个线程；会继续执行wait方法之后的代码。

2. Timed Waiting(计时等待)

   • 使用sleep（long m）方法后，在毫秒值结束之后，线程睡醒进入到Runnable/Blocked状态。
   • 使用wait（long m）方法，wait方法如果在毫秒值结束之后，还没有被notify唤醒，就会自动醒来，进入到Runnable/Blocked状态。
   • notifyAll()：如果有多个等待线程，唤醒所有的等待线程。

3. BLOCKED(锁阻塞)

4. Waiting(无限等待)

第九章 等待与唤醒机制

1 等待唤醒机制

1. 线程间通信

2. 等待唤醒机制

   wait()：

   notify():唤醒等待时间最久的线程。

   notifyAll()：唤醒等待线上所有的等待的线程。

   唤醒之后也不是立即就可以执行，进入Blocked状态的话还是需要争夺CPU使用权；进入Runnable状态的话就可以执行了。

3. 调用wait与notify方法注意的细节。

   • wait方法和Notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为：同一个锁通过notify唤醒同一个锁对象调用的wait方法。
   • wait方法和notify方法是属于Object方法的。因为：锁对象任意，任意对象所属类都继承了Object类。
   • wait方法和notify方法必须要在同步代码块或者同步函数中使用。因为：必须通过锁对象调用这两个方法。

1.3生产者与消费者问题

A：生产者线程类（包子铺）。

• 是一个线程类，可以继承Thread。线程任务：生产包子
• 对包子状态判断：有包子等待；无包子生产（交替生产两种不同的包子）
• 生产包子以后修改包子状态，唤醒吃货线程。
• 成员位置定义包子变量，带参构造为包子变量赋值。

B：消费者线程类（吃货）:线程类。

• A和B通信。
• A和B必须同时同步技术保证两个线程只有一个在执行。
• 锁对象必须保证唯一，可以使用包子对象作为锁对象。
• 包子铺类和吃货的类需要把包子作为参数传递进来。

C：包子类：皮，馅，状态。

D：测试线程：创建包子对象；创建包子铺（包子）对象.start；创建吃货（包子）对象.start。

2线程池

2.1线程池概念

线程池：容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作，无需反复创建线程而消耗过多资源。

使用线程池的好处：

1. 降低资源消耗。
2. 提高响应速度。
3. 提高线程的可管理性。

2.2线程池的使用

java.util.concurrent.Executors：生产线程池的工厂类。（jdk1.5之后提供的）

static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads):创建一个可重用固定线程数的线程池。

返回值：

• ExecutorService接口，返回的是ExecutorSercive接口的实现类对象，可以使用ExecutorSercive接口接收。

java.util.concurrent.ExecutorService：线程池接口

• submit(Runnable task)：从线程池中获取线程，调用start方法，实行线程任务。提交一个Runnable任务用于执行。
• void shutdown()：关闭/销毁线程池。

线程池持使用步骤：

1. 使用线程池的工厂类Executors里边提供的静态方法newFixedThreadPool生产一个之当线程数量的线程池。
2. 创建一个类，实现Runnabl接口，重写run方法，设置线程任务。
3. 调用ExcutorService中的方法submit，传递线程任务（实现类），开启线程，执行run方法。
4. 调用ExecutorService中的方法shutdown销毁线程池（不建议执行，销毁了就少了一个线程了。）

3Lambda表达式

3.1函数式编程思想概述

• 面向对象的思想：做一件事情，找一个能解决这个事情的对象，调用对象的方法，完成任务。强调通过对象的形式来做。

  函数时编程思想：强调做什么，而不是以什么形式做。只要能获取到结果就行，重视结果，不重视过程。

• 冗余的Runnable代码

• 编程思想转换：体验Lambda

• new Thread(()->{
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"创建了一个新线程");
          }).start();
  

3.4体验Lambda的更优化写法

3.5匿名内部类回顾

3.6Lamda标准格式

• 一些参数

• 一个箭头

• 一段代码

• 标准格式：

  (参数类型  参数名称) -> { 代码语句/重写方法的代码 }
  ()：接口中抽象方法的参数列表，没有参数，就空着；有参数就写出参数，多个参数使用逗号分隔。
   ->:把参数传递给方法体{}。
  {}:重写接口的抽象方法。
  

  2. Lambda的参数和返回值

  3. Lambda标准模式（有参数有返回）

  4. 练习：使用Lambda省略格式

     可推导可省略。

     可省略的内容跟：

     1. （参数列表）：括号中参数列表的数据类型，可以省略不写。
     2. （参数列表）：括号中的参数如果只有一个，那么类型和括号都可以省略。
     3. {一些代码}：如果大括号中的代码只有一行，无论是否有返回值，都可以省略（{}，return，分号）。要省略，这三个要一起省略。

  5. Lambda使用前提：

     • 使用Lambda必须具有接口，且要求接口中有且只有一个抽象方法。
     • 使用Lambda必须具有上下文推断。方法的参数或者局部变量类型必须为Lambda对应的接口类型，才能使用Lambda作为该接口的实例。

     【备注：】有且仅有一个抽象方法的接口，称为“函数式接口”。