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叹燥全
5 years ago
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1 第 5 章异常和多线程

2 5.1 Java 异常处理 5.2 Java 中的多线程

3 5.1 Java 异常处理 Java 的异常类和异常处理 \ 1. 异常的产生异常是指在程序运行过程中, 打断程序正常执行的事件 Java 语言通过异常类 (Exception) 和异常子类, 来处理程序运行过程中产生的异常

4 一个异常事件由一个异常类的对象来代表并作出处理确保不对系统造成破坏, 保证程序运行的安全性和强健性

5 例 5.1 演示 Java 中异常的产生 import javax.swing.joptionpane; i public class TestNumFormatException { public static ti void main(string i args[]) { String s=joptionpane.showinputdialog(" 请输入整数 "); // 创建文本输入对话框 System.out.print(" 转换字符串 \""+s+"\" 为整数 :"); int k=integer.parseint(s);// I t( 把字符串转化为整数 System.out.println(k);// 打印输出

8 public static int parseint(string s) throws NumberFormatException 该方法的功能是将字符串转化为整数字符串 s 作为有符号的十进制整数进行解析除了第一个字符可以是负号 - 以外, 其余字符都必须是十进制数字如果字符串 s 包含非数字字符 ( 如 a ), 方法将抛出格式异常 NumberFormatException, ti 其间接父类是 Exception

9 2. 异常类 (Exception) 为了使用异常类及其子类的对象表示程序中产生的异常并进行处理, 所有程序中出现的异常必须继承自 Exception 类或其子类 Exception 类构造方法 : public Exception(String s) 其中, 字符串参数 s 通常是该异常所对应错误的描述

10 当异常发生时, 下面的方法用来描述或显示异常对象的一些信息 : // 显示异常对象信息 public String tostring( ) // 简短描述 public String getmessage() // 详细描述 // 显示产生异常的方法调用堆栈的轨迹 public void printstacktrace( )

11 Exception 类的父类及其部分直接子类

12 Throwable 类是 Java 语言中所有错误 (Error 类 ) 或异常 (Exception 类 ) 的父类只有当对象是此类 ( 或其子类之一 ) 的实例时, 才能通过 Java 虚拟机或者 throw 语句抛出类似地, 只有该类或其子类才可以是 catch 子句中的参数类型

13 Error 类的实例由 Java 虚拟机生成并抛出, 程序中通常不对这类错误进行处理例如, 定义了一个类 TestError: public class TestError{ void method(){ System.out.println("XXXXX");

15 常用异常的举例 ClassNotFoundException 异常 java.lang.class 类的静态方法 forname (String classname) 返回与给定字符串名的类或接口相关联的 Class 对象, 例如 Class.forName( org.gjt.mm.mysql.driver ); gj // 连接 mysql 数据库时, 需要加载驱动程序类但是如果在类路径下找不到该类, 则抛出该异常

16 InterruptedException 异常当线程处于正在等待休眠或暂停状态, 而另一个线程用 iterrupt 方法中断它, 抛出该异常

17 IOException 异常由于失败的或者中断的 IO 操作, 将抛出该异常常 NoSuchMethodException 异常无法找到某一特定方法时, 抛出该异

18 RuntimeException 异常在 Java 虚拟机正常运行期间抛出的异常的父类, 通常成为运行时异常这类异常在编译时是非检查异常, 即 Java 编译器允许程序不通过 try catch 块处理这类异常, 而由 Java 虚拟机自动进行处理除 RuntimeException 类的子类外, 其他异常及其子类对象为检查异常, 需要通过 try catch 块进行捕获和处理

19 运行时异常举例

20 ArithmeticException 异常算术异常例如, 一个整数除以零时, 抛出此类的一个实例

21 ClassCastException 异常类转换异常当试图将父类对象强制转换为其子类对象时, 可能会抛出该异常

22 例如 public class TestClassCastException { public static void main(string args[]) { MyCircle obj1= new MyCircle(8,8,5); System.out.println(" 圆面积 :"+obj1.area()); MySphere obj2 = ( MySphere)obj1; System.out.println(" 球表面积 :"+obj2.area());

23 NumberFormatException 异常数字格式异常例 5.1 的演示

24 异常 ArrayIndexOutOfBoundsException 数组索引超出边界异常使用数组的 length 属性获取数组的大小

25 例如 public class TestArrayIndexOutOfBoundsException { public static void main(string args[]) { System.out.println(args[1]);

26 异常 StringIndexOutOfBoundsException 字符串索引超出边界异常使用字符串的 length() 方法得到字符串的长度

27 例如 public class TestStringIndexOutOfBoundsException { public static void main(string args[]) { String s="java"; System.out.println(s.charAt(4));

28 NullPointerException 异常空指针异常对象已声明, 但没有被实例化就试图使用该对象

29 例如 public class TestNullPointerException { public static void main(string args[]) { String s=null; System.out.println(s.length());

30 3. 异常处理 try catch finally 块生成异常对象并把它提交给运行时系统的过程成为抛出 (throw) 异常抛出异常在 Java 程序运行过程中, 一个异常对象可能是 Java 虚拟机产生, 也可能是某个方法产生, 方法体中通过 throw 语句抛出异常 : throw new XxxxxException( 异常提示信息 );

31 如果一个方法的方法体抛出异常, 那么在方法头中需要通过关键字 throws 指明该方法抛出的异常类型 : public static int parseint(string s) throws NumberFormatException

32 处理异常程序运行过程中, 如果产生一个异常, 用户程序通过 try catch 块中的 catch 语句就能捕捉异常对象, 并做出相应的处理

33 try catch finally 语句块的规范 try{ methodx();// 该方法可能抛出 XxxxxException methody();// 该方法可能抛出 YyyyyException ;

34 catch (XxxxxException x){ 异常处理语句 ; // 通常显示异常提示信息 catch (YyyyyException y){ finally{ 异常处理语句 ; 最终处理 ; // 通常用于资源清理工作, 如关闭文件连接等

35 try catch finally 的执行过程 : 没有异常 : try 块 ---finally 块产生异常 : try 块终止 --- 匹配的 catch 块 ---finally 块有多个 catch 块时, 其排列顺序应该是从特殊到一般, 否则, 放在后面的 catch 语句将永远执行不到也可用一个 catch 语句处理多个异常类型, 这是 catch 语句的参数是多个异常类型的父类

36 例 5.2 演示 Java 中异常的处理 import javax.swing.joptionpane; public class TestNumFormatException1 { public static void main(string args[]) { try{ String s=joptionpane.showinputdialog(" tdi 请输入整数 "); System.out.print(" 转换字符串 \""+s+"\" 为整数 :"); int k=integer.parseint(s); System.out.println(k); System.out.println( println(" 没有异常发生,try 结束!");

37 catch(numberformatexception e){ System.out.println(" 有异常, 执行 catch 块,try 块已终止执行!"); finally{ System.out.println(" 不管是否有异常, 都执行 finally 块!"); System.out.println(" 不管是否有异常, 程序继续执行到结束!");

40 5.1.2 自定义异常若用户程序有其特殊的逻辑要求, 可以通过 Java 的异常处理机制来处理自定义的异常自定义的异常类以 Exception 类或其子类为父类, 否则 Java 虚拟机将不能识别程序中抛出的自定义异常对象在方法头的声明中抛出 (throws) 该异常类, 在方法体中通过 throw 语句抛出用户自定义异常类的对象

41 例 5.3 演示自定义异常及异常的抛出 // MyException.java, 通过继承 Exception 类自建异常类 public class MyException extends Exception{ public MyException(String msg){ super(msg);

42 // Person.java, 构造方法和 set 方法抛出自建异常 public class Person{ private String name; private int age; public Person(String name,int age) throws MyException{ if(age<0){ throw new MyException(" 异常 :age="+age+"; 不能小于 0!"); else{ this.name=name; this.age=age;

43 public void setage(int age) throws MyException{ if(age<0){ throw new MyException(" 异常 :age="+age+"; ; 不能小于 0!"); else{ this.age=age; public String tostring(){ return "name="+name+"\tage="+age;

44 // TestMyException.java, 测试自定义异常的抛出及处理 public class TestMyException{ public static void main(string args[]) { try{ Person p1=new Person("xxx",25); System.out.println(p1.toString()); p1.setage(-8); System.out.println(p1.toString()); catch(myexception e){ System.out.println(e.toString()); tostring()); e.printstacktrace();

46 5.2 Java 中的多线程多线程的概念进程是一段程序动态执行的过程, 对应了程序代码的加载执行完毕的整个过程程, 这就是进程本身产生发展和消亡的过程一个进程在其执行过程中, 可以产生多个线程多线程, 即在一个程序内部同时进行多个操作, 每个操作占用一个线程, 形成多条执行线索

47 5.2.2 Java 程序中实现多线程的两种方法 1. 创建线程的方法一继承 Thread 类线程类 java.long.thread 中封装了很多创建线程对象的构造方法对线程进行调度和处理的方法

48 线程类 java.lang.thread 构造方法 Thread(String name): 用来创建一个参数指定名称的线程对象方法 getname() 返回线程名称方法 setname(string name) 更改线程名称

49 静态方法 sleep(long millis): 让当前执行的线程休眠 ( 暂停执行 ) 指定的毫秒数, 该方法可能抛出中断异常 InterruptedException 静态方法 activecount(): 返回当前活动线程的数目静态方法 currentthread(): 返回当静态方法 currentthread(): 返回当前正在执行的线程对象的引用

50 方法 setpriority(int newpriority): 设置线程的优先级, newpriority 的取值为 1~10, 取值越大, 优先级越高方法 interrupt(): t() 中断线程方法 isalive(): 测试线程是否处于方法 () 测试线程是否处于活动状态

51 线程的创建与启动 : 1. 创建继承自 Thread 类的子类, 定义子类的属性方法, 并覆盖父类的 run 方法 ( 把线程启动后将要执行的代码放在 run 方法中 ) 2 创建具体的线程对象, 利用线程对象 2. 创建具体的线程对象, 利用线程对象调用 start 方法启动线程

52 例 5.4 演示利用 Thread 类创建和启动线程 public class TestThread{ public static void main( String[ ] args ) { Thread t1 = new SubThread(" 线程 A");// 创建线程对象 t1 Thread t2 = new SubThread(" 线程 B");// 创建线程对象 t2 t1.start( ();// 启动线程 t2.start( );// 启动线程 System.out.println(" 当前活动线程的数目 :" +Thread.activeCount()); System.out.println("main()\t"+" 运行完毕!");

53 class SubThread extends Thread { // 自定线程子类 SubThread public SubThread(String s){ super(s);// 调用父类含一个参数的构造方法, 线程名为 s public void run( ) { // 覆盖 Thread 类的 run 方法 : 线程启动后将执行该方法 for(int i=1;i<=3;i++){ System.out.println(getName()+":\t 第 "+i+" 次运行!");

54 try { sleep((int)(math.random()*100)); // 线程休眠 0~100 毫秒的随机值 catch(interruptedexception e){ e.printstacktrace(); System.out.println(getName()+":\t 结束!");

56 2. 创建线程的方法二实现 Runnable 接口为了方便用户在继承了其它父类的同时实现多线程编程,Java 提供了 java.lang.runnable 接口, 该接口只有一个抽象方法 run() 实现 Runnable 接口就是在其 run() 方法中编写线程启动后将要执行的任务使用实现 Runnable 接口的类创建一个线程对象时, 启动该线程 Java 虚拟机将自动调用该对象的 run() 方法

57 如果一个类实现了 Runnable 接口, 可以使用 Thread 类的以下构造方法创建线程对象 : Thread(Runnable target ); Thread(Runnable target, String name); 参数 target 实现了 Runnable 接口的类对象, 第一个构造方法创建的新线程名字自动生成, 如 Thread-1,Thread-2 等第二个构造方法中的参数 name 为线程的名字

58 例 5.5 演示利用 Runnable 接口创建和启动线程 public class TestRunnable{ public static void main( String[ ] args ) { Runnable ra=new MyClass("AAA"); Runnable rb=new MyClass("BBB"); Thread t1 = new Thread(ra," 线程 A"); // 创建线程对象, 名字为 " 线程 A" Thread t2 = new Thread(rb," 线程 B"); // 创建线程对象, 名字为 " 线程 B"

59 t1.start( );// 启动线程 t2.start( );// 启动线程 System.out.println(" 当前活动线程的数目 :" +Thread.activeCount()); System.out.println("main()\t"+" i ()\ " " 运行完毕!");

60 class MyClass implements Runnable { // 自定义类实现 Runnable 接口 private String name; public MyClass(String s) ){// 定义构造方法 name=s;

61 public void run( ) { // 覆盖 Runnable 接口的 run 方法 : 线程启动后将执行该方法 for(int i=1;i<=3;i++){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() +":\t 第 "+i+" " 次运行!"); try {// 当前线程休眠 0~100 毫秒的随机值 Thread.currentThread().sleep((int)(Math.random()*100)); random()*100));

62 catch(interruptedexception e){ e.printstacktrace(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":\t () () 结束 ");

64 5.2.3 线程的生命周期和线程控制 1. 线程的生命周期

65 创建状态通过线程子类的构造方法创建线程对象 ; 或通过实现了 Runnable 接口类对象创建一个新的线程可运行状态创建线程对象后, 通过线程类的 start() 方法启动一个线程, 使它出于可运行状态, 但并不一定马上运行

66 阻塞状态一个处于可运行状态的线程, 通过调用线程类和 Object 类的一些方法, 可以控制线程的运行, 使之出于阻塞状态 ( 暂停运行 ), 但以后还可以恢复运行终止状态线程执行完 run() 方法后将自行终止

67 2. 线程的控制 Thread 类的 sleep() 方法使线程休眠指定时间, 达到指定时间后自动脱离阻塞状态, 恢复可运行状态当一个线程操作共享数据时, 可以调用 Object 类的 wait() 方法使线程暂停运行, 之后可通过 Object 类的 notify() 或 notifyall() 方法使线程再回到运行状态

68 Thread 类的静态方法 yield() 用来暂停当前正在执行的线程对象, 并执行其它线程 Thread 类的方法 ji() join() 用来使其它线程等待, 直到调用该方法的线程终止后才恢复运行该方法抛出 InterruptedException 异常

69 例 5.6 演示用 join 方法调用控制多个线程的运行 public class TestThread{ public static void main( String[ ] args ) { Thread t1 = new SubThread(" 线程 A");// 创建线程对象 Thread t2 = new SubThread(" 线程 B");// 创建线程对象 t1.start( );// 启动线程 t2.start( );// 启动线程

70 System.out.println(" 当前活动线程的数目 : +Thread.activeCount()); try{//main 线程暂停运行, // 等待线程 t1 和 t2 终止后再恢复 main 线程的运行 t1.join(); t2.join(); catch (InterruptedException e) { e.printstacktrace();

71 System.out.println(" 当前活动线程的数目 : +Thread.activeCount()); System.out.println("main()\t"+" 运行完毕!"); class SubThread extends Thread { // 自定线程子类 // 与例 5.4 中的第 11~28 行完全一样, 这里没有写出

73 5.2.4 线程的同步当多个线程对共享数据操作时, 为了保证数据的完整性和一致性, 通常要求一个线程操作共享数据时, 另一个线程则不能同时操作该数据, 否则运行结果将不正确对于共享资源, 为了确保某一时刻只有一个线程对共享数据操作, 可使用关键字 synchronized 为共享资源加锁

74 为了协调和同步线程对共享数据的操作,java.lang.Object 类中提供了 wait() 方法和 notify() 方法, 实现线程的同步, 这两个方法始终用在循环中不带参数的 wait() 方法使线程一直处于阻塞状态直到其它线程调用 notify () 方法可将其唤醒, 而 notifyall () 方法可以唤醒多个执行 wait() 方法的线程

75 例 5.7 演示两个线程如何对共享数据协调操作 // SynchronizedBuffer.java: 提供存放整数的空间以及 get 和 set 方法 public class SynchronizedBuffer { private int buffer = -1; // 定义缓冲区 buffer: 保存整型值 private boolean occupiedbuffer= false; // 标志缓冲区是否已占用 // 取值为 true 表示已生产 (set), 但没有消费 (get), 反之亦然 public synchronized void set( int value ) { // 该方法设置 buffer 值, 模拟生产过程 // 得到调用该方法的当前线程的名字, 即得到生产线程的名字 String name = Thread.currentThread().getName(); while ( occupiedbuffer) { // occupiedbuffer 为 true, 表明已生产, 还没有消费

76 try { System.err.println( name + " 试图生产, 但上一次的还没有消费! 等待消费 " ); wait();// 生产线程等待, 直到消费线程已消费 :occupiedbuffer 为 false catch ( InterruptedException e ) { e.printstacktrace(); buffer = value;// 消费线程唤醒该线程后, 可以生产, 即设置 buffer 的值 System.out.println( name+ " 生产一个整数 :"+buffer);// 打印生产的值 occupiedbuffer=true;// 设置逻辑值 true, 表明已生产, 必须先消费后才能生产 notify();// 唤醒消费线程, 对已生产的值进行消费, 即调用 get 方法

77 public synchronized int get() {// 该方法得到 buffer 值, 模拟消费过程 // 得到调用该方法的当前线程的名字, 即得到消费线程的名字 String name = Thread.currentThread().getName(); while (!occupiedbuffer) {//occupiedbuffer 为 false, 表明还没有生产, 不能消费 try { System.err.println( name +" 试图消费, 但还没有生产! 等待生产!" ); wait();// 消费线程等待, 直到生产线程已生产 :occupiedbuffer 为 true catch h(i InterruptedException t ti e ){ e.printstacktrace();

78 occupiedbuffer=false;// 逻辑值为 false, 表明已消费, 又可以生产 System.out.println( name+ " 消费一个整数 :" + buffer); notify();// 唤醒生产线程, 上一次生产的值已消费, 又可以生产 return buffer; // 返回 buffer, 表明该值已消费

79 // Producer.java: 生产线程类, 调用 SynchronizedBuffer 类的 set 方法 public class Producer extends Thread { private SynchronizedBuffer sharedbuffer;// 生产线程存放数据的空间 public Producer(SynchronizedBuffer sharedbuffer) { super( " 生产线程 " ); this.sharedbuffer = sharedbuffer;

80 public void run() {// 线程启动后执行, 模拟生产 4 个整数 : for (int count = 1; count <= 4; count++ ) { try y{ Thread.sleep( ( int ) ( Math.random() *2000 ) );// 线程休眠 sharedbuffer.set( count ); // 设置 buffer 的值, 即生产一个整数 catch ( InterruptedException e ) { e.printstacktrace();

81 // Consumer.java: 消费线程类, 调用 SynchronizedBuffer 类的 get 方法 public class Consumer extends Thread { private SynchronizedBuffer sharedbuffer; // 消费线程消费数据的空间 public Consumer(SynchronizedBuffer sharedbuffer) { super( " 消费线程 " ); this.sharedbuffer = sharedbuffer; public void run(){ // 线程启动后执行, 模拟消费 4 个整数 ( 生产线程产生的整数 ) int sum = 0; for ( int count = 1; count <= 4; count++ ) {

82 try { Thread.sleep( ( int ) ( Math.random() * 2000 ) ); // 线程休眠 sum += sharedbuffer.get(); // 得到 ( 消费 ) 缓冲区的整数, 并累加 catch ( InterruptedException e ) { e.printstacktrace(); System.out.println( (g getname() + " 消费的整数和 :" + sum );

83 TestProducerComsumer.java: 应用程序, 模拟生产消费的过程 public class TestProducerComsumer { public static void main( String g[] args ) { System.out.println( 演示生产和消费的同步 :"); // 生产和消费线程所共享的数据存储空间 SynchronizedBuffer sharedbuffer = new SynchronizedBuffer(); Producer producer = new Producer( sharedbuffer );// 生产线程 Consumer consumer = new Consumer( sharedbuffer );// 消费线程 producer.start(); // 启动生产线程 consumer.start(); // 启动消费线程

Chapter 9: Objects and Classes

Chapter 9: Objects and Classes Java application Java main applet Web applet Runnable Thread CPU Thread 1 Thread 2 Thread 3 CUP Thread 1 Thread 2 Thread 3 ,,. (new) Thread (runnable) start( ) CPU (running) run ( ) blocked CPU sleep(