Java语言高级（第三部分）异常多线程
第五章 异常与多线程
1. 异常
1.1 异常概念
异常，就是不正常的意思。在生活中:医生说,你的身体某个部位有异常,该部位和正常相比有点不同,该部位的功能将受影响.在程序中的意思就是：
- 异常 ：指的是程序在执行过程中，出现的非正常的情况，最终会导致JVM的非正常停止。
在Java等面向对象的编程语言中，异常本身是一个类，产生异常就是创建异常对象并抛出了一个异常对象。Java处理异常的方式是中断处理。
异常指的并不是语法错误,语法错了,编译不通过,不会产生字节码文件,根本不能运行.
1.2 异常体系
异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题，异常的根类是java.lang.Throwable，其下有两个子类：java.lang.Error与java.lang.Exception，平常所说的异常指java.lang.Exception。
Throwable体系：
- Error:严重错误Error，无法通过处理的错误，只能事先避免，好比绝症。
- Exception:表示异常，异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正，使程序继续运行，是必须要处理的。好比感冒、阑尾炎。
Throwable中的常用方法：
public void printStackTrace():打印异常的详细信息。包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。
public String getMessage():获取发生异常的原因。提示给用户的时候,就提示错误原因。
public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。
出现异常,不要紧张,把异常的简单类名,拷贝到API中去查。
1.3 异常分类
我们平常说的异常就是指Exception，因为这类异常一旦出现，我们就要对代码进行更正，修复程序。
异常(Exception)的分类:根据在编译时期还是运行时期去检查异常?
- 编译时期异常:checked异常。在编译时期,就会检查,如果没有处理异常,则编译失败。(如日期格式化异常)
- 运行时期异常:runtime异常。在运行时期,检查异常.在编译时期,运行异常不会编译器检测(不报错)。(如数学异常)
/*
java.lang.Throwable:类是 Java 语言中所有错误或异常的超类。
Exception:编译期异常,进行编译(写代码)java程序出现的问题
RuntimeException:运行期异常,java程序运行过程中出现的问题
异常就相当于程序得了一个小毛病(感冒,发烧),把异常处理掉,程序可以继续执行(吃点药,继续革命工作)
Error:错误
错误就相当于程序得了一个无法治愈的毛病(非典,艾滋).必须修改源代码,程序才能继续执行
*/
public class Demo01Exception {
public static void main(String[] args) /*throws ParseException*/ {
//Exception:编译期异常,进行编译(写代码)java程序出现的问题
/*SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");//用来格式化日期
Date date = null;
try {
date = sdf.parse("1999-0909");//把字符串格式的日期,解析为Date格式的日期
} catch (ParseException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(date);*/
//RuntimeException:运行期异常,java程序运行过程中出现的问题
/*int[] arr = {1,2,3};
//System.out.println(arr[0]);
try {
//可能会出现异常的代码
System.out.println(arr[3]);
}catch(Exception e){
//异常的处理逻辑
System.out.println(e);
}*/
/*
Error:错误
OutOfMemoryError: Java heap space
内存溢出的错误,创建的数组太大了,超出了给JVM分配的内存
*/
//int[] arr = new int[1024*1024*1024];
//必须修改代码,创建的数组小一点
int[] arr = new int[1024*1024];
System.out.println("后续代码");
}
}
1.4 异常的产生过程解析
先运行下面的程序，程序会产生一个数组索引越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生的过程。
工具类
public class ArrayTools {
// 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
public static int getElement(int[] arr, int index) {
int element = arr[index];
return element;
}
}
测试类
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");
}
}
上述程序执行过程图解：
/*
异常的产生过程解析(分析异常的怎么产生的,如何处理异常)
*/
public class Demo02Exception {
public static void main(String[] args) {
//创建int类型的数组,并赋值
int[] arr = {1,2,3};
int e = getElement(arr,3);
System.out.println(e);
}
/*
定义一个方法,获取数组指定索引处的元素
参数:
int[] arr
int index
*/
public static int getElement(int[] arr,int index){
int ele = arr[index];
return ele;
}
}
2. 异常的处理
Java异常处理的五个关键字：try、catch、finally、throw、throws
2.1 抛出异常throw
在编写程序时，我们必须要考虑程序出现问题的情况。比如，在定义方法时，方法需要接受参数。那么，当调用方法使用接受到的参数时，首先需要先对参数数据进行合法的判断，数据若不合法，就应该告诉调用者，传递合法的数据进来。这时需要使用抛出异常的方式来告诉调用者。
在java中，提供了一个throw关键字，它用来抛出一个指定的异常对象。那么，抛出一个异常具体如何操作呢？
创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写)。
需要将这个异常对象告知给调用者。怎么告知呢？怎么将这个异常对象传递到调用者处呢？通过关键字throw就可以完成。throw 异常对象。
throw用在方法内，用来抛出一个异常对象，将这个异常对象传递到调用者处，并结束当前方法的执行。
使用格式：
throw new 异常类名(参数);
例如：
throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在，已超出范围");
学习完抛出异常的格式后，我们通过下面程序演示下throw的使用。
public class ThrowDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建一个数组
int[] arr = {2,4,52,2};
//根据索引找对应的元素
int index = 4;
int element = getElement(arr, index);
System.out.println(element);
System.out.println("over");
}
/*
* 根据 索引找到数组中对应的元素
*/
public static int getElement(int[] arr,int index){
//判断 索引是否越界
if(index<0 || index>arr.length-1){
/*
判断条件如果满足，当执行完throw抛出异常对象后，方法已经无法继续运算。
这时就会结束当前方法的执行，并将异常告知给调用者。这时就需要通过异常来解决。
*/
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥们，角标越界了~~~");
}
int element = arr[index];
return element;
}
}
注意：如果产生了问题，我们就会throw将问题描述类即异常进行抛出，也就是将问题返回给该方法的调用者。
那么对于调用者来说，该怎么处理呢？一种是进行捕获处理，另一种就是继续讲问题声明出去，使用throws声明处理。
/*
throw关键字
作用:
可以使用throw关键字在指定的方法中抛出指定的异常
使用格式:
throw new xxxException("异常产生的原因");
注意:
1.throw关键字必须写在方法的内部
2.throw关键字后边new的对象必须是Exception或者Exception的子类对象
3.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关键字后边创建的是RuntimeException或者是 RuntimeException的子类对象,我们可以不处理,默认交给JVM处理(打印异常对象,中断程序)
throw关键字后边创建的是编译异常(写代码的时候报错),我们就必须处理这个异常,要么throws,要么try...catch
*/
public class Demo03Throw {
public static void main(String[] args) {
//int[] arr = null;
int[] arr = new int[3];
int e = getElement(arr,3);
System.out.println(e);
}
/*
定义一个方法,获取数组指定索引处的元素
参数:
int[] arr
int index
以后(工作中)我们首先必须对方法传递过来的参数进行合法性校验
如果参数不合法,那么我们就必须使用抛出异常的方式,告知方法的调用者,传递的参数有问题
注意:
NullPointerException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
ArrayIndexOutOfBoundsException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
*/
public static int getElement(int[] arr,int index){
/*
我们可以对传递过来的参数数组,进行合法性校验
如果数组arr的值是null
那么我们就抛出空指针异常,告知方法的调用者"传递的数组的值是null"
*/
if(arr == null){
throw new NullPointerException("传递的数组的值是null");
}
/*
我们可以对传递过来的参数index进行合法性校验
如果index的范围不在数组的索引范围内
那么我们就抛出数组索引越界异常,告知方法的调用者"传递的索引超出了数组的使用范围"
*/
if(index<0 || index>arr.length-1){
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的索引超出了数组的使用范围");
}
int ele = arr[index];
return ele;
}
}
2.2 Objects非空判断
还记得我们学习过一个类Objects吗，曾经提到过它由一些静态的实用方法组成，这些方法是null-save（空指针安全的）或null-tolerant（容忍空指针的），那么在它的源码中，对对象为null的值进行了抛出异常操作。
public static <T> T requireNonNull(T obj):查看指定引用对象不是null。
查看源码发现这里对为null的进行了抛出异常操作：
public static <T> T requireNonNull(T obj) {
if (obj == null)
throw new NullPointerException();
return obj;
}
import java.util.Objects;
/*
Obects类中的静态方法
public static <T> T requireNonNull(T obj):查看指定引用对象不是null。
源码:
public static <T> T requireNonNull(T obj) {
if (obj == null)
throw new NullPointerException();
return obj;
}
*/
public class Demo04Objects {
public static void main(String[] args) {
method(null);
}
public static void method(Object obj){
//对传递过来的参数进行合法性判断,判断是否为null
/*if(obj == null){
throw new NullPointerException("传递的对象的值是null");
}*/
//Objects.requireNonNull(obj);
Objects.requireNonNull(obj,"传递的对象的值是null");
}
}
2.3 声明异常throws
声明异常：将问题标识出来，报告给调用者。如果方法内通过throw抛出了编译时异常，而没有捕获处理（稍后讲解该方式），那么必须通过throws进行声明，让调用者去处理。
关键字throws运用于方法声明之上,用于表示当前方法不处理异常,而是提醒该方法的调用者来处理异常(抛出异常).
声明异常格式：
修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2…{ }
声明异常的代码演示：
public class ThrowsDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
read("a.txt");
}
// 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
throws用于进行异常类的声明，若该方法可能有多种异常情况产生，那么在throws后面可以写多个异常类，用逗号隔开。
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这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
if (!path.equals("b.txt")) {
throw new IOException();
}
}
}
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
/*
throws关键字:异常处理的第一种方式,交给别人处理
作用:
当方法内部抛出异常对象的时候,那么我们就必须处理这个异常对象
可以使用throws关键字处理异常对象,会把异常对象声明抛出给方法的调用者处理(自己不处理,给别人处理),最终交给JVM处理-->中断处理
使用格式:在方法声明时使用
修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws AAAExcepiton,BBBExcepiton...{
throw new AAAExcepiton("产生原因");
throw new BBBExcepiton("产生原因");
...
}
注意:
1.throws关键字必须写在方法声明处
2.throws关键字后边声明的异常必须是Exception或者是Exception的子类
3.方法内部如果抛出了多个异常对象,那么throws后边必须也声明多个异常
如果抛出的多个异常对象有子父类关系,那么直接声明父类异常即可
4.调用了一个声明抛出异常的方法,我们就必须的处理声明的异常
要么继续使用throws声明抛出,交给方法的调用者处理,最终交给JVM
要么try...catch自己处理异常
*/
public class Demo05Throws {
/*
FileNotFoundException extends IOException extends Excepiton
如果抛出的多个异常对象有子父类关系,那么直接声明父类异常即可
*/
//public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException,IOException {
//public static void main(String[] args) throws IOException {
public static void main(String[] args) throws Exception {
readFile("c:\\a.tx");
System.out.println("后续代码");
}
/*
定义一个方法,对传递的文件路径进行合法性判断
如果路径不是"c:\\a.txt",那么我们就抛出文件找不到异常对象,告知方法的调用者
注意:
FileNotFoundException是编译异常,抛出了编译异常,就必须处理这个异常
可以使用throws继续声明抛出FileNotFoundException这个异常对象,让方法的调用者处理
*/
public static void readFile(String fileName) throws FileNotFoundException,IOException{
if(!fileName.equals("c:\\a.txt")){
throw new FileNotFoundException("传递的文件路径不是c:\\a.txt");
}
/*
如果传递的路径,不是.txt结尾
那么我们就抛出IO异常对象,告知方法的调用者,文件的后缀名不对
*/
if(!fileName.endsWith(".txt")){
throw new IOException("文件的后缀名不对");
}
System.out.println("路径没有问题,读取文件");
}
}
2.4 捕获异常try…catch
如果异常出现的话,会立刻终止程序,所以我们得处理异常:
- 该方法不处理,而是声明抛出,由该方法的调用者来处理(throws)。
- 在方法中使用try-catch的语句块来处理异常。
try-catch的方式就是捕获异常。
- 捕获异常：Java中对异常有针对性的语句进行捕获，可以对出现的异常进行指定方式的处理。
捕获异常语法如下：
try{
编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型 e){
处理异常的代码
//记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}
try：该代码块中编写可能产生异常的代码。
catch：用来进行某种异常的捕获，实现对捕获到的异常进行处理。
注意:try和catch都不能单独使用,必须连用。
演示如下：
public class TryCatchDemo {
public static void main(String[] args) {
try {// 当产生异常时，必须有处理方式。要么捕获，要么声明。
read("b.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {// 括号中需要定义什么呢？
//try中抛出的是什么异常，在括号中就定义什么异常类型
System.out.println(e);
}
System.out.println("over");
}
/*
*
* 我们 当前的这个方法中 有异常 有编译期异常
*/
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
如何获取异常信息：
Throwable类中定义了一些查看方法:
public String getMessage():获取异常的描述信息,原因(提示给用户的时候,就提示错误原因。public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。public void printStackTrace():打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台。
包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。
import java.io.IOException;
/*
try...catch:异常处理的第二种方式,自己处理异常
格式:
try{
可能产生异常的代码
}catch(定义一个异常的变量,用来接收try中抛出的异常对象){
异常的处理逻辑,异常异常对象之后,怎么处理异常对象
一般在工作中,会把异常的信息记录到一个日志中
}
...
catch(异常类名 变量名){
}
注意:
1.try中可能会抛出多个异常对象,那么就可以使用多个catch来处理这些异常对象
2.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catch中的处理逻辑,继续执行try...catch之后的代码
如果try中没有产生异常,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
*/
public class Demo01TryCatch {
public static void main(String[] args) {
try{
//可能产生异常的代码
readFile("d:\\a.tx");
System.out.println("资源释放");
}catch (IOException e){//try中抛出什么异常对象,catch就定义什么异常变量,用来接收这个异常对象
//异常的处理逻辑,异常异常对象之后,怎么处理异常对象
//System.out.println("catch - 传递的文件后缀不是.txt");
/*
Throwable类中定义了3个异常处理的方法
String getMessage() 返回此 throwable 的简短描述。
String toString() 返回此 throwable 的详细消息字符串。
void printStackTrace() JVM打印异常对象,默认此方法,打印的异常信息是最全面的
*/
//System.out.println(e.getMessage());//文件的后缀名不对
//System.out.println(e.toString());//重写Object类的toString java.io.IOException: 文件的后缀名不对
//System.out.println(e);//java.io.IOException: 文件的后缀名不对
/*
java.io.IOException: 文件的后缀名不对
at demo02.Exception.Demo01TryCatch.readFile(Demo01TryCatch.java:55)
at demo02.Exception.Demo01TryCatch.main(Demo01TryCatch.java:27)
*/
e.printStackTrace();
}
System.out.println("后续代码");
}
/*
如果传递的路径,不是.txt结尾
那么我们就抛出IO异常对象,告知方法的调用者,文件的后缀名不对
*/
public static void readFile(String fileName) throws IOException {
if(!fileName.endsWith(".txt")){
throw new IOException("文件的后缀名不对");
}
System.out.println("路径没有问题,读取文件");
}
}
2.4 finally 代码块
finally：有一些特定的代码无论异常是否发生，都需要执行。另外，因为异常会引发程序跳转，导致有些语句执行不到。而finally就是解决这个问题的，在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。
什么时候的代码必须最终执行？
当我们在try语句块中打开了一些物理资源(磁盘文件/网络连接/数据库连接等),我们都得在使用完之后,最终关闭打开的资源。
finally的语法:
try…catch….finally:自身需要处理异常,最终还得关闭资源。
注意:finally不能单独使用。
比如在我们之后学习的IO流中，当打开了一个关联文件的资源，最后程序不管结果如何，都需要把这个资源关闭掉。
finally代码参考如下：
public class TryCatchDemo4 {
public static void main(String[] args) {
try {
read("a.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
//抓取到的是编译期异常 抛出去的是运行期
throw new RuntimeException(e);
} finally {
System.out.println("不管程序怎样，这里都将会被执行。");
}
System.out.println("over");
}
/*
*
* 我们 当前的这个方法中 有异常 有编译期异常
*/
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法,此时finally才不会执行,否则finally永远会执行。
import java.io.IOException;
/*
finally代码块
格式:
try{
可能产生异常的代码
}catch(定义一个异常的变量,用来接收try中抛出的异常对象){
异常的处理逻辑,异常异常对象之后,怎么处理异常对象
一般在工作中,会把异常的信息记录到一个日志中
}
...
catch(异常类名 变量名){
}finally{
无论是否出现异常都会执行
}
注意:
1.finally不能单独使用,必须和try一起使用
2.finally一般用于资源释放(资源回收),无论程序是否出现异常,最后都要资源释放(IO)
*/
public class Demo02TryCatchFinally {
public static void main(String[] args) {
try {
//可能会产生异常的代码
readFile("c:\\a.tx");
} catch (IOException e) {
//异常的处理逻辑
e.printStackTrace();
} finally {
//无论是否出现异常,都会执行
System.out.println("资源释放");
}
}
/*
如果传递的路径,不是.txt结尾
那么我们就抛出IO异常对象,告知方法的调用者,文件的后缀名不对
*/
public static void readFile(String fileName) throws IOException {
if(!fileName.endsWith(".txt")){
throw new IOException("文件的后缀名不对");
}
System.out.println("路径没有问题,读取文件");
}
}
2.5 异常注意事项
多个异常使用捕获又该如何处理呢？
- 多个异常分别处理。
- 多个异常一次捕获，多次处理。
- 多个异常一次捕获一次处理。
一般我们是使用一次捕获多次处理方式，格式如下：
try{ 编写可能会出现异常的代码 }catch(异常类型A e){ 当try中出现A类型异常,就用该catch来捕获. 处理异常的代码 //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常 }catch(异常类型B e){ 当try中出现B类型异常,就用该catch来捕获. 处理异常的代码 //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常 }注意:这种异常处理方式，要求多个catch中的异常不能相同，并且若catch中的多个异常之间有子父类异常的关系，那么子类异常要求在上面的catch处理，父类异常在下面的catch处理。
运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况.
如果父类抛出了多个异常,子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。
父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出
import java.util.List;
/*
异常的注意事项
*/
public class Demo01Exception {
public static void main(String[] args) {
/*
多个异常使用捕获又该如何处理呢？
1. 多个异常分别处理。
2. 多个异常一次捕获，多次处理。
3. 多个异常一次捕获一次处理。
*/
//1. 多个异常分别处理。
/* try {
int[] arr = {1,2,3};
System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
System.out.println(e);
}
try{
List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
}catch (IndexOutOfBoundsException e){
System.out.println(e);
}*/
//2. 多个异常一次捕获，多次处理。
/*try {
int[] arr = {1,2,3};
//System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
System.out.println(e);
}catch (IndexOutOfBoundsException e){
System.out.println(e);
}*/
/*
一个try多个catch注意事项:
catch里边定义的异常变量,如果有子父类关系,那么子类的异常变量必须写在上边,否则就会报错
ArrayIndexOutOfBoundsException extends IndexOutOfBoundsException
*/
/*try {
int[] arr = {1,2,3};
//System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
}catch (IndexOutOfBoundsException e){
System.out.println(e);
}catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){
System.out.println(e);
}*/
//3. 多个异常一次捕获一次处理。
/*try {
int[] arr = {1,2,3};
//System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
}catch (Exception e){
System.out.println(e);
}*/
//运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
//默认给虚拟机处理,终止程序,什么时候不抛出运行时异常了,在来继续执行程序
int[] arr = {1,2,3};
System.out.println(arr[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
System.out.println(list.get(3));//IndexOutOfBoundsException: Index 3 out-of-bounds for length 3
System.out.println("后续代码!");
}
}
/*
如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况.
*/
public class Demo02Exception {
public static void main(String[] args) {
int a = getA();
System.out.println(a);
}
//定义一个方法,返回变量a的值
public static int getA(){
int a = 10;
try{
return a;
}catch (Exception e){
System.out.println(e);
}finally {
//一定会执行的代码
a = 100;
return a;
}
}
}
/*
子父类的异常:
- 如果父类抛出了多个异常,子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。
- 父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出
注意:
父类异常时什么样,子类异常就什么样
*/
public class Fu {
public void show01() throws NullPointerException,ClassCastException{}
public void show02() throws IndexOutOfBoundsException{}
public void show03() throws IndexOutOfBoundsException{}
public void show04() throws Exception {}
}
class Zi extends Fu{
//子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常
public void show01() throws NullPointerException,ClassCastException{}
//子类重写父类方法时,抛出父类异常的子类
public void show02() throws ArrayIndexOutOfBoundsException{}
//子类重写父类方法时,不抛出异常
public void show03() {}
/*
父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。
*/
//public void show04() throws Exception{}
//此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出
public void show04() {
try {
throw new Exception("编译期异常");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/*
子父类的异常:
- 如果父类抛出了多个异常,子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。
- 父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出
注意:
父类异常时什么样,子类异常就什么样
*/
public class Fu {
public void show01() throws NullPointerException,ClassCastException{}
public void show02() throws IndexOutOfBoundsException{}
public void show03() throws IndexOutOfBoundsException{}
public void show04() throws Exception {}
}
class Zi extends Fu{
//子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常
public void show01() throws NullPointerException,ClassCastException{}
//子类重写父类方法时,抛出父类异常的子类
public void show02() throws ArrayIndexOutOfBoundsException{}
//子类重写父类方法时,不抛出异常
public void show03() {}
/*
父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。
*/
//public void show04() throws Exception{}
//此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出
public void show04() {
try {
throw new Exception("编译期异常");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
3. 自定义异常
3.1 概述
为什么需要自定义异常类:
我们说了Java中不同的异常类,分别表示着某一种具体的异常情况,那么在开发中总是有些异常情况是SUN没有定义好的,此时我们根据自己业务的异常情况来定义异常类。例如年龄负数问题,考试成绩负数问题等等。
在上述代码中，发现这些异常都是JDK内部定义好的，但是实际开发中也会出现很多异常,这些异常很可能在JDK中没有定义过,例如年龄负数问题,考试成绩负数问题.那么能不能自己定义异常呢？
什么是自定义异常类:
在开发中根据自己业务的异常情况来定义异常类.
自定义一个业务逻辑异常: RegisterException。一个注册异常类。
异常类如何定义:
- 自定义一个编译期异常: 自定义类 并继承于
java.lang.Exception。 - 自定义一个运行时期的异常类:自定义类 并继承于
java.lang.RuntimeException。
3.2 自定义异常的练习
要求：我们模拟注册操作，如果用户名已存在，则抛出异常并提示：亲，该用户名已经被注册。
首先定义一个登陆异常类RegisterException：
// 业务逻辑异常
public class RegisterException extends Exception {
/**
* 空参构造
*/
public RegisterException() {
}
/**
*
* @param message 表示异常提示
*/
public RegisterException(String message) {
super(message);
}
}
模拟登陆操作，使用数组模拟数据库中存储的数据，并提供当前注册账号是否存在方法用于判断。
public class Demo {
// 模拟数据库中已存在账号
private static String[] names = {"bill","hill","jill"};
public static void main(String[] args) {
//调用方法
try{
// 可能出现异常的代码
checkUsername("nill");
System.out.println("注册成功");//如果没有异常就是注册成功
}catch(RegisterException e){
//处理异常
e.printStackTrace();
}
}
//判断当前注册账号是否存在
//因为是编译期异常，又想调用者去处理 所以声明该异常
public static boolean checkUsername(String uname) throws LoginException{
for (String name : names) {
if(name.equals(uname)){//如果名字在这里面 就抛出登陆异常
throw new RegisterException("亲"+name+"已经被注册了！");
}
}
return true;
}
}
import java.util.Scanner;
/*
要求：我们模拟注册操作，如果用户名已存在，则抛出异常并提示：亲，该用户名已经被注册。
分析:
1.使用数组保存已经注册过的用户名(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,对用户输入的中注册的用户名进行判断
遍历存储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名比较
true:
用户名已经存在,抛出RegisterException异常,告知用户"亲，该用户名已经被注册";
false:
继续遍历比较
如果循环结束了,还没有找到重复的用户名,提示用户"恭喜您,注册成功!";
*/
public class Demo01RegisterException {
// 1.使用数组保存已经注册过的用户名(数据库)
static String[] usernames = {"张三","李四","王五"};
public static void main(String[] args) /*throws RegisterException*/ {
//2.使用Scanner获取用户输入的注册的用户名(前端,页面)
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入您要注册的用户名:");
String username = sc.next();
checkUsername(username);
}
//3.定义一个方法,对用户输入的中注册的用户名进行判断
public static void checkUsername(String username) /*throws RegisterException*/ {
//遍历存储已经注册过用户名的数组,获取每一个用户名
for (String name : usernames) {
//使用获取到的用户名和用户输入的用户名比较
if(name.equals(username)){
//true:用户名已经存在,抛出RegisterException异常,告知用户"亲，该用户名已经被注册";
try {
throw new RegisterException("亲，该用户名已经被注册");
} catch (RegisterException e) {
e.printStackTrace();
return; //结束方法
}
}
}
//如果循环结束了,还没有找到重复的用户名,提示用户"恭喜您,注册成功!";
System.out.println("恭喜您,注册成功!");
}
}
import java.util.Scanner;
/*
要求：我们模拟注册操作，如果用户名已存在，则抛出异常并提示：亲，该用户名已经被注册。
分析:
1.使用数组保存已经注册过的用户名(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,对用户输入的中注册的用户名进行判断
遍历存储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名比较
true:
用户名已经存在,抛出RegisterException异常,告知用户"亲，该用户名已经被注册";
false:
继续遍历比较
如果循环结束了,还没有找到重复的用户名,提示用户"恭喜您,注册成功!";
*/
public class Demo02RegisterException {
// 1.使用数组保存已经注册过的用户名(数据库)
static String[] usernames = {"张三","李四","王五"};
public static void main(String[] args) {
//2.使用Scanner获取用户输入的注册的用户名(前端,页面)
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入您要注册的用户名:");
String username = sc.next();
checkUsername(username);
}
//3.定义一个方法,对用户输入的中注册的用户名进行判断
public static void checkUsername(String username) {
//遍历存储已经注册过用户名的数组,获取每一个用户名
for (String name : usernames) {
//使用获取到的用户名和用户输入的用户名比较
if(name.equals(username)){
//true:用户名已经存在,抛出RegisterException异常,告知用户"亲，该用户名已经被注册";
throw new RegisterException("亲，该用户名已经被注册");//抛出运行期异常,无需处理,交给JVM处理,中断处理
}
}
//如果循环结束了,还没有找到重复的用户名,提示用户"恭喜您,注册成功!";
System.out.println("恭喜您,注册成功!");
}
}
/*
自定义异常类:
java提供的异常类,不够我们使用,需要自己定义一些异常类
格式:
public class XXXExcepiton extends Exception | RuntimeException{
添加一个空参数的构造方法
添加一个带异常信息的构造方法
}
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期异常,无需处理,交给虚拟机处理(中断处理)
*/
public class RegisterException extends /*Exception*/ RuntimeException{
//添加一个空参数的构造方法
public RegisterException(){
super();
}
/*
添加一个带异常信息的构造方法
查看源码发现,所有的异常类都会有一个带异常信息的构造方法,方法内部会调用父类带异常信息的构造方法,让父类来处理这个异常信息
*/
public RegisterException(String message){
super(message);
}
}
4. 多线程
我们在之前，学习的程序在没有跳转语句的前提下，都是由上至下依次执行，那现在想要设计一个程序，边打游戏边听歌，怎么设计？
要解决上述问题,咱们得使用多进程或者多线程来解决.
4.1 并发与并行
- 并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生.(交替执行)
- 并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）。
在操作系统中，安装了多个程序，并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行，这在单 CPU 系统中，每一时刻只能有一道程序执行，即微观上这些程序是分时的交替运行，只不过是给人的感觉是同时运行，那是因为分时交替运行的时间是非常短的。
而在多个 CPU 系统中，则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器上（CPU），实现多任务并行执行，即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序，这样多个程序便可以同时执行。目前电脑市场上说的多核 CPU，便是多核处理器，核 越多，并行处理的程序越多，能大大的提高电脑运行的效率。
注意：单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的，只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同理,线程也是一样的，从宏观角度上理解线程是并行运行的，但是从微观角度上分析却是串行运行的，即一个线程一个线程的去运行，当系统只有一个CPU时，线程会以某种顺序执行多个线程，我们把这种情况称之为线程调度。
4.2 线程与进程
进程：是指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；进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。
线程：线程是进程中的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。
简而言之：一个程序运行后至少有一个进程，一个进程中可以包含多个线程
我们可以再电脑底部任务栏，右键—–>打开任务管理器,可以查看当前任务的进程：
进程
线程
线程调度:
分时调度
所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间。
抢占式调度
优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个(线程随机性)，Java使用的为抢占式调度。
- 设置线程的优先级
- 抢占式调度详解
大部分操作系统都支持多进程并发运行，现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。比如：现在我们上课一边使用编辑器，一边使用录屏软件，同时还开着画图板，dos窗口等软件。此时，这些程序是在同时运行，”感觉这些软件好像在同一时刻运行着“。
实际上，CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核而言，某个时刻，只能执行一个线程，而 CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快，看上去就是在同一时刻运行。
其实，多线程程序并不能提高程序的运行速度，但能够提高程序运行效率，让CPU的使用率更高。
4.3 创建线程类
Java使用java.lang.Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。每个线程的作用是完成一定的任务，实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java使用线程执行体来代表这段程序流。Java中通过继承Thread类来创建并启动多线程的步骤如下：
- 定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务,因此把run()方法称为线程执行体。
- 创建Thread子类的实例，即创建了线程对象
- 调用线程对象的start()方法来启动该线程
代码如下：
测试类：
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//创建自定义线程对象
MyThread mt = new MyThread("新的线程！");
//开启新线程
mt.start();
//在主方法中执行for循环
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("main线程！"+i);
}
}
}
自定义线程类：
public class MyThread extends Thread {
//定义指定线程名称的构造方法
public MyThread(String name) {
//调用父类的String参数的构造方法，指定线程的名称
super(name);
}
/**
* 重写run方法，完成该线程执行的逻辑
*/
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(getName()+"：正在执行！"+i);
}
}
}
/*
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
执行从main方法开始,从上到下依次执行
JVM执行main方法,main方法会进入到栈内存
JVM会找操作系统开辟一条main方法通向cpu的执行路径
cpu就可以通过这个路径来执行main方法
而这个路径有一个名字,叫main(主)线程
*/
public class Demo01MainThread {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person("小强");
p1.run();
System.out.println(0/0);//ArithmeticException: / by zero
Person p2 = new Person("旺财");
p2.run();
}
}
public class Person {
private String name;
public void run(){
//定义循环,执行20次
for(int i=0; i<20; i++){
System.out.println(name+"-->"+i);
}
}
public Person() {
}
public Person(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
5. 线程
5.1 多线程原理
昨天的时候我们已经写过一版多线程的代码，很多同学对原理不是很清楚，那么我们今天先画个多线程执行时序图 来体现一下多线程程序的执行流程。
代码如下：
自定义线程类：
public class MyThread extends Thread{ /*
* 利用继承中的特点
* 将线程名称传递 进行设置
*/
public MyThread(String name){
super(name);
}
/*
* 重写run方法
* 定义线程要执行的代码
*/
public void run(){
for (int i = 0; i < 20; i++) {
//getName()方法 来自父亲
System.out.println(getName()+i);
}
}
}
测试类：
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("这里是main线程");
MyThread mt = new MyThread("小强");
mt.start();//开启了一个新的线程
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("旺财:"+i);
}
}
}
流程图： 
程序启动运行 main时候，java虚拟机启动一个进程，主线程main在main()调用时候被创建。随着调用mt的对象的 start方法，另外一个新的线程也启动了，这样，整个应用就在多线程下运行。
通过这张图我们可以很清晰的看到多线程的执行流程，那么为什么可以完成并发执行呢？我们再来讲一讲原理。
多线程执行时，到底在内存中是如何运行的呢？以上个程序为例，进行图解说明：
多线程执行时，在栈内存中，其实每一个执行线程都有一片自己所属的栈内存空间。进行方法的压栈和弹栈。 
当执行线程的任务结束了，线程自动在栈内存中释放了。但是当所有的执行线程都结束了，那么进程就结束了。
//1.创建一个Thread类的子类
public class MyThread extends Thread{
//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?)
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println("run:"+i);
}
}
}
/*
创建多线程程序的第一种方式: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类的子类
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类中的方法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地运行；当前线程（main线程）和另一个线程（创建的新线程,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。
java程序属于抢占式调度,那个线程的优先级高,那个线程优先执行;同一个优先级,随机选择一个执行
*/
public class Demo01Thread {
public static void main(String[] args) {
//3.创建Thread类的子类对象
MyThread mt = new MyThread();
//4.调用Thread类中的方法start方法,开启新的线程,执行run方法
mt.start();
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println("main:"+i);
}
}
}
5.2 Thread 类
在上一天内容中我们已经可以完成最基本的线程开启，那么在我们完成操作过程中用到了 java.lang.Thread 类， API中该类中定义了有关线程的一些方法，具体如下：
构造方法：
public Thread():分配一个新的线程对象。public Thread(String name):分配一个指定名字的新的线程对象。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新的线程对象并指定名字。
常用方法：
public String getName():获取当前线程名称。public void start():导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的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 millis):使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停（暂时停止执行）。public static Thread currentThread():返回对当前正在执行的线程对象的引用。
翻阅API后得知创建线程的方式总共有两种，一种是继承Thread类方式，一种是实现Runnable接口方式
getName
/*
获取线程的名称:
1.使用Thread类中的方法getName()
String getName() 返回该线程的名称。
2.可以先获取到当前正在执行的线程,使用线程中的方法getName()获取线程的名称
static Thread currentThread() 返回对当前正在执行的线程对象的引用。
*/
// 定义一个Thread类的子类
public class MyThread extends Thread{
//重写Thread类中的run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
//获取线程名称
//String name = getName();
//System.out.println(name);
//Thread t = Thread.currentThread();
//System.out.println(t);//Thread[Thread-0,5,main]
//String name = t.getName();
//System.out.println(name);
//链式编程
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
/*
线程的名称:
主线程: main
新线程: Thread-0,Thread-1,Thread-2
*/
public class Demo01GetThreadName {
public static void main(String[] args) {
//创建Thread类的子类对象
MyThread mt = new MyThread();
//调用start方法,开启新线程,执行run方法
mt.start();
new MyThread().start();
new MyThread().start();
//链式编程
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
setName
/*
设置线程的名称:(了解)
1.使用Thread类中的方法setName(名字)
void setName(String name) 改变线程名称，使之与参数 name 相同。
2.创建一个带参数的构造方法,参数传递线程的名称;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)给子线程起一个名字
Thread(String name) 分配新的 Thread 对象。
*/
public class MyThread extends Thread{
public MyThread(){}
public MyThread(String name){
super(name);//把线程名称传递给父类,让父类(Thread)给子线程起一个名字
}
@Override
public void run() {
//获取线程的名称
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
public class Demo01SetThreadName {
public static void main(String[] args) {
//开启多线程
MyThread mt = new MyThread();
mt.setName("小强");
mt.start();
//开启多线程
new MyThread("旺财").start();
}
}
sleep
/*
public static void sleep(long millis):使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停（暂时停止执行）。
毫秒数结束之后,线程继续执行
*/
public class Demo01Sleep {
public static void main(String[] args) {
//模拟秒表
for (int i = 1; i <=60 ; i++) {
System.out.println(i);
//使用Thread类的sleep方法让程序睡眠1秒钟
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
5.3 创建线程方式二
采用 java.lang.Runnable 也是非常常见的一种，我们只需要重写run方法即可。
步骤如下：
- 定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。
- 创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正 的线程对象。
- 调用线程对象的start()方法来启动线程。
代码如下：
public class MyRunnable implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
}
}
}
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//创建自定义类对象 线程任务对象
MyRunnable mr = new MyRunnable();
//创建线程对象
Thread t = new Thread(mr, "小强");
t.start();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("旺财 " + i);
}
}
}
通过实现 Runnable接口，使得该类有了多线程类的特征。run()方法是多线程程序的一个执行目标。所有的多线程代码都在run方法里面。Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。
在启动的多线程的时候，需要先通过Thread类的构造方法Thread(Runnable target) 构造出对象，然后调用Thread 对象的start()方法来运行多线程代码。
实际上所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此，不管是继承Thread类还是实现Runnable接口来实现多线程，最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的，熟悉Thread类的API是进行多线程编程的基础。
tips:Runnable对象仅仅作为Thread对象的target，Runnable实现类里包含的run()方法仅作为线程执行体。而实际的线程对象依然是Thread实例，只是该Thread线程负责执行其target的run()方法。
//1.创建一个Runnable接口的实现类
public class RunnableImpl implements Runnable{
//2.在实现类中重写Runnable接口的run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}
//1.创建一个Runnable接口的实现类
public class RunnableImpl2 implements Runnable{
//2.在实现类中重写Runnable接口的run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println("HelloWorld"+i);
}
}
}
/*
创建多线程程序的第二种方式:实现Runnable接口
java.lang.Runnable
Runnable 接口应该由那些打算通过某一线程执行其实例的类来实现。类必须定义一个称为 run 的无参数方法。
java.lang.Thread类的构造方法
Thread(Runnable target) 分配新的 Thread 对象。
Thread(Runnable target, String name) 分配新的 Thread 对象。
实现步骤:
1.创建一个Runnable接口的实现类
2.在实现类中重写Runnable接口的run方法,设置线程任务
3.创建一个Runnable接口的实现类对象
4.创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
5.调用Thread类中的start方法,开启新的线程执行run方法
实现Runnable接口创建多线程程序的好处:
1.避免了单继承的局限性
一个类只能继承一个类(一个人只能有一个亲爹),类继承了Thread类就不能继承其他的类
实现了Runnable接口,还可以继承其他的类,实现其他的接口
2.增强了程序的扩展性,降低了程序的耦合性(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了分离(解耦)
实现类中,重写了run方法:用来设置线程任务
创建Thread类对象,调用start方法:用来开启新线程
*/
public class Demo01Runnable {
public static void main(String[] args) {
//3.创建一个Runnable接口的实现类对象
RunnableImpl run = new RunnableImpl();
//4.创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
//Thread t = new Thread(run);//打印线程名称
Thread t = new Thread(new RunnableImpl2());//打印HelloWorld
//5.调用Thread类中的start方法,开启新的线程执行run方法
t.start();
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}
5.4 Thread 和Runnable的区别
如果一个类继承Thread，则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话，则很容易的实现资源共享。
总结：
实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势：
- 适合多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源。
- 可以避免java中的单继承的局限性。
- 增加程序的健壮性，实现解耦操作，代码可以被多个线程共享，代码和线程独立。
- 线程池只能放入实现Runable或Callable类线程，不能直接放入继承Thread的类。
扩充：在java中，每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程，一个是垃圾收集线程。因为每当使用 java命令执行一个类的时候，实际上都会启动一个JVM，每一个JVM其实在就是在操作系统中启动了一个进程。
5.5 匿名内部类方式实现线程的创建
使用线程的内匿名内部类方式，可以方便的实现每个线程执行不同的线程任务操作。 使用匿名内部类的方式实现Runnable接口，重新Runnable接口中的run方法：
public class NoNameInnerClassThread {
public static void main(String[] args) {
// new Runnable(){
// public void run(){
// for (int i = 0; i < 20; i++) {
// System.out.println("张宇:"+i);
// }
// }
// }; //‐‐‐这个整体 相当于new MyRunnable()
Runnable r = new Runnable(){
public void run(){
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("张宇:"+i);
}
}
};
new Thread(r).start();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("费玉清:"+i);
}
}
}
/*
匿名内部类方式实现线程的创建
匿名:没有名字
内部类:写在其他类内部的类
匿名内部类作用:简化代码
把子类继承父类,重写父类的方法,创建子类对象合一步完成
把实现类实现类接口,重写接口中的方法,创建实现类对象合成一步完成
匿名内部类的最终产物:子类/实现类对象,而这个类没有名字
格式:
new 父类/接口(){
重复父类/接口中的方法
};
*/
public class Demo01InnerClassThread {
public static void main(String[] args) {
//线程的父类是Thread
// new MyThread().start();
new Thread(){
//重写run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"ren");
}
}
}.start();
//线程的接口Runnable
//Runnable r = new RunnableImpl();//多态
Runnable r = new Runnable(){
//重写run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"min");
}
}
};
new Thread(r).start();
//简化接口的方式
new Thread(new Runnable(){
//重写run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"xingfu");
}
}
}).start();
}
}
6. 线程安全
6.1 线程安全
如果有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。程序每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。
我们通过一个案例，演示线程的安全问题：
电影院要卖票，我们模拟电影院的卖票过程。假设要播放的电影是 “葫芦娃大战奥特曼”，本次电影的座位共100个(本场电影只能卖100张票)。
我们来模拟电影院的售票窗口，实现多个窗口同时卖 “葫芦娃大战奥特曼”这场电影票(多个窗口一起卖这100张票)
需要窗口，采用线程对象来模拟；需要票，Runnable接口子类来模拟
模拟票：
public class Ticket implements Runnable {
private int ticket = 100;
/*
* 执行卖票操作
*/
@Override
public void run() {
//每个窗口卖票的操作
//窗口 永远开启
while (true) {
if (ticket > 0) {//有票 可以卖
//出票操作
//使用sleep模拟一下出票时间
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto‐generated catch block
e.printStackTrace();
}
//获取当前线程对象的名字
String name = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(name + "正在卖:" + ticket‐‐);
}
}
}
}
测试类：
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//创建线程任务对象
Ticket ticket = new Ticket();
//创建三个窗口对象
Thread t1 = new Thread(ticket, "窗口1");
Thread t2 = new Thread(ticket, "窗口2");
Thread t3 = new Thread(ticket, "窗口3");
//同时卖票
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
结果中有一部分这样现象： 
发现程序出现了两个问题：
- 相同的票数,比如5这张票被卖了两回。
- 不存在的票，比如0票与-1票，是不存在的。
这种问题，几个窗口(线程)票数不同步了，这种问题称为线程不安全。 
线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步，否则的话就可能影响线程安全。
/*
实现卖票案例
*/
public class RunnableImpl implements Runnable{
//定义一个多个线程共享的票源
private int ticket = 100;
//设置线程任务:卖票
@Override
public void run() {
//使用死循环,让卖票操作重复执行
while(true){
//先判断票是否存在
if(ticket>0){
//提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//票存在,卖票 ticket--
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
ticket--;
}
}
}
}
/*
模拟卖票案例
创建3个线程,同时开启,对共享的票进行出售
*/
public class Demo01Ticket {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口的实现类对象
RunnableImpl run = new RunnableImpl();
//创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
Thread t0 = new Thread(run);
Thread t1 = new Thread(run);
Thread t2 = new Thread(run);
//调用start方法开启多线程
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
6.2 线程同步
当我们使用多个线程访问同一资源的时候，且多个线程中对资源有写的操作，就容易出现线程安全问题。
要解决上述多线程并发访问一个资源的安全性问题:也就是解决重复票与不存在票问题，Java中提供了同步机制(synchronized)来解决。
根据案例简述：
窗口1线程进入操作的时候，窗口2和窗口3线程只能在外等着，窗口1操作结束，窗口1和窗口2和窗口3才有机会进入代码去执行。也就是说在某个线程修改共享资源的时候，其他线程不能修改该资源，等待修改完毕同步之后，才能去抢夺CPU资源，完成对应的操作，保证了数据的同步性，解决了线程不安全的现象。
为了保证每个线程都能正常执行原子操作,Java引入了线程同步机制。
那么怎么去使用呢？有三种方式完成同步操作：
- 同步代码块。
- 同步方法。
- 锁机制。
6.3 同步代码块
- 同步代码块 ：
synchronized关键字可以用于方法中的某个区块中，表示只对这个区块的资源实行互斥访问。
格式:
synchronized(同步锁){
需要同步操作的代码
}
同步锁:
对象的同步锁只是一个概念,可以想象为在对象上标记了一个锁.
- 锁对象 可以是任意类型。
- 多个线程对象 要使用同一把锁。
注意:在任何时候,最多允许一个线程拥有同步锁,谁拿到锁就进入代码块,其他的线程只能在外等着(BLOCKED)。
使用同步代码块解决代码：
public class Ticket implements Runnable{
private int ticket = 100;
Object lock = new Object();
/*
* 执行卖票操作
*/
@Override
public void run() {
//每个窗口卖票的操作
//窗口 永远开启
while(true){
synchronized (lock) {
if(ticket>0){//有票 可以卖
//出票操作
//使用sleep模拟一下出票时间
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto‐generated catch block
e.printStackTrace();
}
//获取当前线程对象的名字
String name = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐);
}
}
}
}
}
当使用了同步代码块后，上述的线程的安全问题，解决了。
/*
卖票案例出现了线程安全问题
卖出了不存在的票和重复的票
解决线程安全问题的一种方案:使用同步代码块
格式:
synchronized(锁对象){
可能会出现线程安全问题的代码(访问了共享数据的代码)
}
注意:
1.通过代码块中的锁对象,可以使用任意的对象
2.但是必须保证多个线程使用的锁对象是同一个
3.锁对象作用:
把同步代码块锁住,只让一个线程在同步代码块中执行
*/
public class RunnableImpl implements Runnable{
//定义一个多个线程共享的票源
private int ticket = 100;
//创建一个锁对象
Object obj = new Object();
//设置线程任务:卖票
@Override
public void run() {
//使用死循环,让卖票操作重复执行
while(true){
//同步代码块
synchronized (obj){
//先判断票是否存在
if(ticket>0){
//提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//票存在,卖票 ticket--
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
ticket--;
}
}
}
}
}
/*
模拟卖票案例
创建3个线程,同时开启,对共享的票进行出售
*/
public class Demo01Ticket {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口的实现类对象
RunnableImpl run = new RunnableImpl();
//创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
Thread t0 = new Thread(run);
Thread t1 = new Thread(run);
Thread t2 = new Thread(run);
//调用start方法开启多线程
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
6.4 同步方法
- 同步方法 :使用synchronized修饰的方法,就叫做同步方法,保证A线程执行该方法的时候,其他线程只能在方法外等着。
格式：
public synchronized void method(){
可能会产生线程安全问题的代码
}
同步锁是谁?
对于非static方法,同步锁就是this。
对于static方法,我们使用当前方法所在类的字节码对象(类名.class)。
使用同步方法代码如下：
public class Ticket implements Runnable {
private int ticket = 100;
/*
* 执行卖票操作
*/
@Override
public void run() {
//每个窗口卖票的操作
//窗口 永远开启
while (true) {
sellTicket();
}
}
/*
* 锁对象 是 谁调用这个方法 就是谁
* 隐含 锁对象 就是 this
*
*/
public synchronized void sellTicket() {
if (ticket > 0) {//有票 可以卖
//出票操作
//使用sleep模拟一下出票时间
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto‐generated catch block
e.printStackTrace();
}
//获取当前线程对象的名字
String name = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(name + "正在卖:" + ticket‐‐);
}
}
}
/*
卖票案例出现了线程安全问题
卖出了不存在的票和重复的票
解决线程安全问题的二种方案:使用同步方法
使用步骤:
1.把访问了共享数据的代码抽取出来,放到一个方法中
2.在方法上添加synchronized修饰符
格式:定义方法的格式
修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(参数列表){
可能会出现线程安全问题的代码(访问了共享数据的代码)
}
*/
public class RunnableImpl implements Runnable{
//定义一个多个线程共享的票源
private static int ticket = 100;
//设置线程任务:卖票
@Override
public void run() {
System.out.println("this:"+this);//this:demo08.Synchronized.RunnableImpl@58ceff1
//使用死循环,让卖票操作重复执行
while(true){
payTicketStatic();
}
}
/*
静态的同步方法
锁对象是谁?
不能是this
this是创建对象之后产生的,静态方法优先于对象
静态方法的锁对象是本类的class属性-->class文件对象(反射)
*/
public static /*synchronized*/ void payTicketStatic(){
synchronized (RunnableImpl.class){
//先判断票是否存在
if(ticket>0){
//提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//票存在,卖票 ticket--
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
ticket--;
}
}
/*
模拟卖票案例
创建3个线程,同时开启,对共享的票进行出售
*/
public class Demo01Ticket {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口的实现类对象
RunnableImpl run = new RunnableImpl();
System.out.println("run:"+run);//run:demo08.Synchronized.RunnableImpl@58ceff1
//创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
Thread t0 = new Thread(run);
Thread t1 = new Thread(run);
Thread t2 = new Thread(run);
//调用start方法开启多线程
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
6.5 Lock 锁
java.util.concurrent.locks.Lock 机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作,同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大,更体现面向对象。
Lock锁也称同步锁，加锁与释放锁方法化了，如下：
public void lock():加同步锁。public void unlock():释放同步锁。
使用如下：
public class Ticket implements Runnable{
private int ticket = 100;
Lock lock = new ReentrantLock();
/*
* 执行卖票操作
*/
@Override
public void run() {
//每个窗口卖票的操作
//窗口 永远开启
while(true){
lock.lock();
if(ticket>0){//有票 可以卖
//出票操作
//使用sleep模拟一下出票时间
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto‐generated catch block
e.printStackTrace();
}
//获取当前线程对象的名字
String name = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐);
}
lock.unlock();
}
}
}
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/*
卖票案例出现了线程安全问题
卖出了不存在的票和重复的票
解决线程安全问题的三种方案:使用Lock锁
java.util.concurrent.locks.Lock接口
Lock 实现提供了比使用 synchronized 方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。
Lock接口中的方法:
void lock()获取锁。
void unlock() 释放锁。
java.util.concurrent.locks.ReentrantLock implements Lock接口
使用步骤:
1.在成员位置创建一个ReentrantLock对象
2.在可能会出现安全问题的代码前调用Lock接口中的方法lock获取锁
3.在可能会出现安全问题的代码后调用Lock接口中的方法unlock释放锁
*/
public class RunnableImpl implements Runnable{
//定义一个多个线程共享的票源
private int ticket = 100;
//1.在成员位置创建一个ReentrantLock对象
Lock l = new ReentrantLock();
//设置线程任务:卖票
@Override
public void run() {
//使用死循环,让卖票操作重复执行
while(true){
//2.在可能会出现安全问题的代码前调用Lock接口中的方法lock获取锁
l.lock();
//先判断票是否存在
if(ticket>0){
//提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
try {
Thread.sleep(10);
//票存在,卖票 ticket--
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
ticket--;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
//3.在可能会出现安全问题的代码后调用Lock接口中的方法unlock释放锁
l.unlock();//无论程序是否异常,都会把锁释放
}
}
}
}
/*//设置线程任务:卖票
@Override
public void run() {
//使用死循环,让卖票操作重复执行
while(true){
//2.在可能会出现安全问题的代码前调用Lock接口中的方法lock获取锁
l.lock();
//先判断票是否存在
if(ticket>0){
//提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//票存在,卖票 ticket--
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
ticket--;
}
//3.在可能会出现安全问题的代码后调用Lock接口中的方法unlock释放锁
l.unlock();
}
}*/
}
/*
模拟卖票案例
创建3个线程,同时开启,对共享的票进行出售
*/
public class Demo01Ticket {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口的实现类对象
RunnableImpl run = new RunnableImpl();
//创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
Thread t0 = new Thread(run);
Thread t1 = new Thread(run);
Thread t2 = new Thread(run);
//调用start方法开启多线程
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
7. 线程状态
7.1 线程状态概述
当线程被创建并启动以后，它既不是一启动就进入了执行状态，也不是一直处于执行状态。在线程的生命周期中，有几种状态呢？在API中 java.lang.Thread.State 这个枚举中给出了六种线程状态：
这里先列出各个线程状态发生的条件，下面将会对每种状态进行详细解析
我们不需要去研究这几种状态的实现原理，我们只需知道在做线程操作中存在这样的状态。那我们怎么去理解这几个状态呢，新建与被终止还是很容易理解的，我们就研究一下线程从Runnable（可运行）状态与非运行状态之间的转换问题。
7.2 Timed Waiting （计时等待）
Timed Waiting在API中的描述为：一个正在限时等待另一个线程执行一个（唤醒）动作的线程处于这一状态。单独的去理解这句话，真是玄之又玄，其实我们在之前的操作中已经接触过这个状态了，在哪里呢？
在我们写卖票的案例中，为了减少线程执行太快，现象不明显等问题，我们在run方法中添加了sleep语句，这样就强制当前正在执行的线程休眠（暂停执行），以“减慢线程”。
其实当我们调用了sleep方法之后，当前执行的线程就进入到“休眠状态”，其实就是所谓的Timed Waiting(计时等待)，那么我们通过一个案例加深对该状态的一个理解。
实现一个计数器，计数到100，在每个数字之间暂停1秒，每隔10个数字输出一个字符串
代码：
public class MyThread extends Thread {
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if ((i) % 10 == 0) {
System.out.println("‐‐‐‐‐‐‐" + i);
}
System.out.print(i);
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.print(" 线程睡眠1秒！\n");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) {
new MyThread().start();
}
}
通过案例可以发现， sleep方法的使用还是很简单的。我们需要记住下面几点：
- 进入 TIMED_WAITING 状态的一种常见情形是调用的 sleep 方法，单独的线程也可以调用，不一定非要有协 作关系。
- 为了让其他线程有机会执行，可以将Thread.sleep()的调用放线程run()之内。这样才能保证该线程执行过程 中会睡眠
- sleep与锁无关，线程睡眠到期自动苏醒，并返回到Runnable（可运行）状态。
小提示：sleep()中指定的时间是线程不会运行的最短时间。因此，sleep()方法不能保证该线程睡眠到期后就 开始立刻执行。
Timed Waiting 线程状态图： 
7.3 BLOCKED （锁阻塞）
Blocked 状态在API中的介绍为：一个正在阻塞等待一个监视器锁（锁对象）的线程处于这一状态。
我们已经学完同步机制，那么这个状态是非常好理解的了。比如，线程A与线程B代码中使用同一锁，如果线程A获 取到锁，线程A进入到Runnable状态，那么线程B就进入到Blocked锁阻塞状态。
这是由Runnable状态进入Blocked状态。除此Waiting以及Time Waiting状态也会在某种情况下进入阻塞状态，而 这部分内容作为扩充知识点带领大家了解一下。
Blocked 线程状态图 
7.4 Waiting （无限等待）
Wating状态在API中介绍为：一个正在无限期等待另一个线程执行一个特别的（唤醒）动作的线程处于这一状态。
那么我们之前遇到过这种状态吗？答案是并没有，但并不妨碍我们进行一个简单深入的了解。我们通过一段代码来 学习一下：
public class WaitingTest {
public static Object obj = new Object();
public static void main(String[] args) {
// 演示waiting
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized (obj){
try {
System.out.println( Thread.currentThread().getName() +"=== 获取到锁对
象，调用wait方法，进入waiting态，释放锁对象");
obj.wait(); //无限等待
//obj.wait(5000); //计时等待, 5秒 时间到，自动醒来
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println( Thread.currentThread().getName() + "=== 从waiting状
态醒来，获取到锁对象，继续执行了");
}
}
}
},"等待线程").start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// while (true){ //每隔3秒 唤醒一次
try {
System.out.println( Thread.currentThread().getName() +"‐‐‐‐‐ 等待3秒钟");
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (obj){
System.out.println( Thread.currentThread().getName() +"‐‐‐‐‐ 获取到锁对象,调用notify方法，释放锁对象");
obj.notify();
}
}
// }
},"唤醒线程").start();
}
}
通过上述案例我们会发现，一个调用了某个对象的 Object.wait 方法的线程会等待另一个线程调用此对象的Object.notify()方法 或 Object.notifyAll()方法。
其实waiting状态并不是一个线程的操作，它体现的是多个线程间的通信，可以理解为多个线程之间的协作关系，多个线程会争取锁，同时相互之间又存在协作关系。就好比在公司里你和你的同事们，你们可能存在晋升时的竞争，但更多时候你们更多是一起合作以完成某些任务。
当多个线程协作时，比如A，B线程，如果A线程在Runnable（可运行）状态中调用了wait()方法那么A线程就进入了Waiting（无限等待）状态，同时失去了同步锁。假如这个时候B线程获取到了同步锁，在运行状态中调用了notify()方法，那么就会将无限等待的A线程唤醒。注意是唤醒，如果获取到锁对象，那么A线程唤醒后就进入 Runnable（可运行）状态；如果没有获取锁对象，那么就进入到Blocked（锁阻塞状态）。
Waiting 线程状态图 
7.5 补充知识点
到此为止我们已经对线程状态有了基本的认识，想要有更多的了解，详情可以见下图： 
一条有意思的tips: 我们在翻阅API的时候会发现Timed Waiting（计时等待） 与 Waiting（无限等待）状态联系还是很紧密的， 比如Waiting（无限等待） 状态中wait方法是空参的，而timed waiting（计时等待）中wait方法是带参的。 这种带参的方法，其实是一种倒计时操作，相当于我们生活中的小闹钟，我们设定好时间，到时通知，可是如果提前得到（唤醒）通知，那么设定好时间在通知也就显得多此一举了，那么这种设计方案其实是一举两得。如果没有得到（唤醒）通知，那么线程就处于Timed Waiting状态,直到倒计时完毕自动醒来；如果在倒计时期间得到（唤醒）通知，那么线程从Timed Waiting状态立刻唤醒。
/*
等待唤醒案例:线程之间的通信
创建一个顾客线程(消费者):告知老板要的包子的种类和数量,调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
创建一个老板线程(生产者):花了5秒做包子,做好包子之后,调用notify方法,唤醒顾客吃包子
注意:
顾客和老板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
同步使用的锁对象必须保证唯一
只有锁对象才能调用wait和notify方法
Obejct类中的方法
void wait()
在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，导致当前线程等待。
void notify()
唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
会继续执行wait方法之后的代码
*/
public class Demo01WaitAndNotify {
public static void main(String[] args) {
//创建锁对象,保证唯一
Object obj = new Object();
// 创建一个顾客线程(消费者)
new Thread(){
@Override
public void run() {
//一直等着买包子
while(true){
//保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
synchronized (obj){
System.out.println("告知老板要的包子的种类和数量");
//调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
try {
obj.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//唤醒之后执行的代码
System.out.println("包子已经做好了,开吃!");
System.out.println("---------------------------------------");
}
}
}
}.start();
//创建一个老板线程(生产者)
new Thread(){
@Override
public void run() {
//一直做包子
while (true){
//花了5秒做包子
try {
Thread.sleep(5000);//花5秒钟做包子
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
synchronized (obj){
System.out.println("老板5秒钟之后做好包子,告知顾客,可以吃包子了");
//做好包子之后,调用notify方法,唤醒顾客吃包子
obj.notify();
}
}
}
}.start();
}
}
/*
进入到TimeWaiting(计时等待)有两种方式
1.使用sleep(long m)方法,在毫秒值结束之后,线程睡醒进入到Runnable/Blocked状态
2.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,线程睡醒进入到Runnable/Blocked状态
唤醒的方法:
void notify() 唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
void notifyAll() 唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
*/
public class Demo02WaitAndNotify {
public static void main(String[] args) {
//创建锁对象,保证唯一
Object obj = new Object();
// 创建一个顾客线程(消费者)
new Thread(){
@Override
public void run() {
//一直等着买包子
while(true){
//保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
synchronized (obj){
System.out.println("顾客1告知老板要的包子的种类和数量");
//调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
try {
obj.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//唤醒之后执行的代码
System.out.println("包子已经做好了,顾客1开吃!");
System.out.println("---------------------------------------");
}
}
}
}.start();
// 创建一个顾客线程(消费者)
new Thread(){
@Override
public void run() {
//一直等着买包子
while(true){
//保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
synchronized (obj){
System.out.println("顾客2告知老板要的包子的种类和数量");
//调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
try {
obj.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//唤醒之后执行的代码
System.out.println("包子已经做好了,顾客2开吃!");
System.out.println("---------------------------------------");
}
}
}
}.start();
//创建一个老板线程(生产者)
new Thread(){
@Override
public void run() {
//一直做包子
while (true){
//花了5秒做包子
try {
Thread.sleep(5000);//花5秒钟做包子
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
synchronized (obj){
System.out.println("老板5秒钟之后做好包子,告知顾客,可以吃包子了");
//做好包子之后,调用notify方法,唤醒顾客吃包子
//obj.notify();//如果有多个等待线程,随机唤醒一个
obj.notifyAll();//唤醒所有等待的线程
}
}
}
}.start();
}
}
8. 等待唤醒机制
8.1 线程间通信
概念： 多个线程在处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同。
比如：线程A用来生成包子的，线程B用来吃包子的，包子可以理解为同一资源，线程A与线程B处理的动作，一个是生产，一个是消费，那么线程A与线程B之间就存在线程通信问题。
为什么要处理线程间通信：
多个线程并发执行时, 在默认情况下CPU是随机切换线程的，当我们需要多个线程来共同完成一件任务，并且我们希望他们有规律的执行, 那么多线程之间需要一些协调通信，以此来帮我们达到多线程共同操作一份数据。
如何保证线程间通信有效利用资源：
多个线程在处理同一个资源，并且任务不同时，需要线程通信来帮助解决线程之间对同一个变量的使用或操作。 就是多个线程在操作同一份数据时， 避免对同一共享变量的争夺。也就是我们需要通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源。而这种手段即—— 等待唤醒机制。
8.2 等待唤醒机制
什么是等待唤醒机制
这是多个线程间的一种协作机制。谈到线程我们经常想到的是线程间的竞争（race），比如去争夺锁，但这并不是故事的全部，线程间也会有协作机制。就好比在公司里你和你的同事们，你们可能存在在晋升时的竞争，但更多时候你们更多是一起合作以完成某些任务。
就是在一个线程进行了规定操作后，就进入等待状态（wait()）， 等待其他线程执行完他们的指定代码过后 再将其唤醒（notify()）;在有多个线程进行等待时， 如果需要，可以使用 notifyAll()来唤醒所有的等待线程。
wait/notify 就是线程间的一种协作机制。
等待唤醒中的方法
等待唤醒机制就是用于解决线程间通信的问题的，使用到的3个方法的含义如下：
- wait：线程不再活动，不再参与调度，进入 wait set 中，因此不会浪费 CPU 资源，也不会去竞争锁了，这时的线程状态即是 WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作，也即是“通知（notify）”在这个对象上等待的线程从wait set 中释放出来，重新进入到调度队列（ready queue）中
- notify：则选取所通知对象的 wait set 中的一个线程释放；例如，餐馆有空位置后，等候就餐最久的顾客最先入座。
- notifyAll：则释放所通知对象的 wait set 上的全部线程。
注意：
哪怕只通知了一个等待的线程，被通知线程也不能立即恢复执行，因为它当初中断的地方是在同步块内，而此刻它已经不持有锁，所以她需要再次尝试去获取锁（很可能面临其它线程的竞争），成功后才能在当初调用 wait 方法之后的地方恢复执行。
总结如下：
- 如果能获取锁，线程就从 WAITING 状态变成 RUNNABLE 状态；
- 否则，从 wait set 出来，又进入 entry set，线程就从 WAITING 状态又变成 BLOCKED 状态
调用wait和notify方法需要注意的细节
- wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为：对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对象调用的wait方法后的线程。
- wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为：锁对象可以是任意对象，而任意对象的所属类都是继承了Object类的。
- wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为：必须要通过锁对象调用这2个方法。
8.3 生产者与消费者问题
等待唤醒机制其实就是经典的“生产者与消费者”的问题。
就拿生产包子消费包子来说等待唤醒机制如何有效利用资源：
包子铺线程生产包子，吃货线程消费包子。当包子没有时（包子状态为false），吃货线程等待，包子铺线程生产包子（即包子状态为true），并通知吃货线程（解除吃货的等待状态）,因为已经有包子了，那么包子铺线程进入等待状态。接下来，吃货线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。如果吃货获取到锁，那么就执行吃包子动作，包子吃完（包子状态为false），并通知包子铺线程（解除包子铺的等待状态）,吃货线程进入等待。包子铺线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。
代码演示：
包子资源类：
public class BaoZi {
String pier ;
String xianer ;
boolean flag = false ;//包子资源 是否存在 包子资源状态
}
吃货线程类：
public class ChiHuo extends Thread{
private BaoZi bz;
public ChiHuo(String name,BaoZi bz){
super(name);
this.bz = bz;
}
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (bz){
if(bz.flag == false){//没包子
try {
bz.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("吃货正在吃"+bz.pier+bz.xianer+"包子");
bz.flag = false;
bz.notify();
}
}
}
}
包子铺线程类：
public class BaoZiPu extends Thread {
private BaoZi bz;
public BaoZiPu(String name,BaoZi bz){
super(name);
this.bz = bz;
}
@Override
public void run() {
int count = 0;
//造包子
while(true){
//同步
synchronized (bz){
if(bz.flag == true){//包子资源 存在
try {
bz.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 没有包子 造包子
System.out.println("包子铺开始做包子");
if(count%2 == 0){
// 冰皮 五仁
bz.pier = "冰皮";
bz.xianer = "五仁";
}else{
// 薄皮 牛肉大葱
bz.pier = "薄皮";
bz.xianer = "牛肉大葱";
}
count++;
bz.flag=true;
System.out.println("包子造好了："+bz.pier+bz.xianer);
System.out.println("吃货来吃吧");
//唤醒等待线程 （吃货）
bz.notify();
}
}
}
}
测试类：
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//等待唤醒案例
BaoZi bz = new BaoZi();
ChiHuo ch = new ChiHuo("吃货",bz);
BaoZiPu bzp = new BaoZiPu("包子铺",bz);
ch.start();
bzp.start();
}
}
执行效果：
包子铺开始做包子
包子造好了：冰皮五仁
吃货来吃吧
吃货正在吃冰皮五仁包子
包子铺开始做包子
包子造好了：薄皮牛肉大葱
吃货来吃吧
吃货正在吃薄皮牛肉大葱包子
包子铺开始做包子
包子造好了：冰皮五仁
吃货来吃吧
吃货正在吃冰皮五仁包子
/*
生产者(包子铺)类:是一个线程类,可以继承Thread
设置线程任务(run):生产包子
对包子的状态进行判断
true:有包子
包子铺调用wait方法进入等待状态
false:没有包子
包子铺生产包子
增加一些趣味性:交替生产两种包子
有两种状态(i%2==0)
包子铺生产好了包子
修改包子的状态为true有
唤醒吃货线程,让吃货线程吃包子
注意:
包子铺线程和包子线程关系-->通信(互斥)
必须同时同步技术保证两个线程只能有一个在执行
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就需要把包子对象作为参数传递进来
1.需要在成员位置创建一个包子变量
2.使用带参数构造方法,为这个包子变量赋值
*/
public class BaoZiPu extends Thread{
//1.需要在成员位置创建一个包子变量
private BaoZi bz;
//2.使用带参数构造方法,为这个包子变量赋值
public BaoZiPu(BaoZi bz) {
this.bz = bz;
}
//设置线程任务(run):生产包子
@Override
public void run() {
//定义一个变量
int count = 0;
//让包子铺一直生产包子
while(true){
//必须同时同步技术保证两个线程只能有一个在执行
synchronized (bz){
//对包子的状态进行判断
if(bz.flag==true){
//包子铺调用wait方法进入等待状态
try {
bz.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//被唤醒之后执行,包子铺生产包子
//增加一些趣味性:交替生产两种包子
if(count%2==0){
//生产 薄皮三鲜馅包子
bz.pi = "薄皮";
bz.xian = "三鲜馅";
}else{
//生产 冰皮 牛肉大葱陷
bz.pi = "冰皮";
bz.xian = "牛肉大葱陷";
}
count++;
System.out.println("包子铺正在生产:"+bz.pi+bz.xian+"包子");
//生产包子需要3秒钟
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//包子铺生产好了包子
//修改包子的状态为true有
bz.flag = true;
//唤醒吃货线程,让吃货线程吃包子
bz.notify();
System.out.println("包子铺已经生产好了:"+bz.pi+bz.xian+"包子,吃货可以开始吃了");
}
}
}
}
/*
资源类:包子类
设置包子的属性
皮
陷
包子的状态: 有 true,没有 false
*/
public class BaoZi {
//皮
String pi;
//陷
String xian;
//包子的状态: 有 true,没有 false,设置初始值为false没有包子
boolean flag = false;
}
/*
消费者(吃货)类:是一个线程类,可以继承Thread
设置线程任务(run):吃包子
对包子的状态进行判断
false:没有包子
吃货调用wait方法进入等待状态
true:有包子
吃货吃包子
吃货吃完包子
修改包子的状态为false没有
吃货唤醒包子铺线程,生产包子
*/
public class ChiHuo extends Thread{
//1.需要在成员位置创建一个包子变量
private BaoZi bz;
//2.使用带参数构造方法,为这个包子变量赋值
public ChiHuo(BaoZi bz) {
this.bz = bz;
}
//设置线程任务(run):吃包子
@Override
public void run() {
//使用死循环,让吃货一直吃包子
while (true){
//必须同时同步技术保证两个线程只能有一个在执行
synchronized (bz){
//对包子的状态进行判断
if(bz.flag==false){
//吃货调用wait方法进入等待状态
try {
bz.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//被唤醒之后执行的代码,吃包子
System.out.println("吃货正在吃:"+bz.pi+bz.xian+"的包子");
//吃货吃完包子
//修改包子的状态为false没有
bz.flag = false;
//吃货唤醒包子铺线程,生产包子
bz.notify();
System.out.println("吃货已经把:"+bz.pi+bz.xian+"的包子吃完了,包子铺开始生产包子");
System.out.println("----------------------------------------------------");
}
}
}
}
/*
测试类:
包含main方法,程序执行的入口,启动程序
创建包子对象;
创建包子铺线程,开启,生产包子;
创建吃货线程,开启,吃包子;
*/
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//创建包子对象;
BaoZi bz =new BaoZi();
//创建包子铺线程,开启,生产包子;
new BaoZiPu(bz).start();
//创建吃货线程,开启,吃包子;
new ChiHuo(bz).start();
}
}
9. 线程池
9.1 线程池思想概述
我们使用线程的时候就去创建一个线程，这样实现起来非常简便，但是就会有一个问题：
如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。
那么有没有一种办法使得线程可以复用，就是执行完一个任务，并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务？
在Java中可以通过线程池来达到这样的效果。今天我们就来详细讲解一下Java的线程池。
9.2 线程池概念
- 线程池：其实就是一个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。
由于线程池中有很多操作都是与优化资源相关的，我们在这里就不多赘述。我们通过一张图来了解线程池的工作原理：
合理利用线程池能够带来三个好处：
- 降低资源消耗。减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。
- 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
- 提高线程的可管理性。可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。
9.3 线程池的使用
Java里面线程池的顶级接口是java.util.concurrent.Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是java.util.concurrent.ExecutorService。
要配置一个线程池是比较复杂的，尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下，很有可能配置的线程池不是较优的，因此在java.util.concurrent.Executors线程工厂类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。官方建议使用Executors工程类来创建线程池对象。
Executors类中有个创建线程池的方法如下：
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：返回线程池对象。(创建的是有界线程池,也就是池中的线程个数可以指定最大数量)
获取到了一个线程池ExecutorService 对象，那么怎么使用呢，在这里定义了一个使用线程池对象的方法如下：
public Future<?> submit(Runnable task):获取线程池中的某一个线程对象，并执行Future接口：用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。线程池创建与使用。
使用线程池中线程对象的步骤：
- 创建线程池对象。
- 创建Runnable接口子类对象。(task)
- 提交Runnable接口子类对象。(take task)
- 关闭线程池(一般不做)。
Runnable实现类代码：
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("我要一个教练");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("教练来了： " + Thread.currentThread().getName());
System.out.println("教我游泳,交完后，教练回到了游泳池");
}
}
线程池测试类：
public class ThreadPoolDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建线程池对象
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2);//包含2个线程对象
// 创建Runnable实例对象
MyRunnable r = new MyRunnable();
//自己创建线程对象的方式
// Thread t = new Thread(r);
// t.start(); ---> 调用MyRunnable中的run()
// 从线程池中获取线程对象,然后调用MyRunnable中的run()
service.submit(r);
// 再获取个线程对象，调用MyRunnable中的run()
service.submit(r);
service.submit(r);
// 注意：submit方法调用结束后，程序并不终止，是因为线程池控制了线程的关闭。
// 将使用完的线程又归还到了线程池中
// 关闭线程池
//service.shutdown();
}
}
/*
2.创建一个类,实现Runnable接口,重写run方法,设置线程任务
*/
public class RunnableImpl implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"创建了一个新的线程执行");
}
}
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/*
线程池:JDK1.5之后提供的
java.util.concurrent.Executors:线程池的工厂类,用来生成线程池
Executors类中的静态方法:
static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) 创建一个可重用固定线程数的线程池
参数:
int nThreads:创建线程池中包含的线程数量
返回值:
ExecutorService接口,返回的是ExecutorService接口的实现类对象,我们可以使用ExecutorService接口接收(面向接口编程)
java.util.concurrent.ExecutorService:线程池接口
用来从线程池中获取线程,调用start方法,执行线程任务
submit(Runnable task) 提交一个 Runnable 任务用于执行
关闭/销毁线程池的方法
void shutdown()
线程池的使用步骤:
1.使用线程池的工厂类Executors里边提供的静态方法newFixedThreadPool生产一个指定线程数量的线程池
2.创建一个类,实现Runnable接口,重写run方法,设置线程任务
3.调用ExecutorService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)
*/
public class Demo01ThreadPool {
public static void main(String[] args) {
//1.使用线程池的工厂类Executors里边提供的静态方法newFixedThreadPool生产一个指定线程数量的线程池
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
//3.调用ExecutorService中的方法submit,传递线程任务(实现类),开启线程,执行run方法
es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-1创建了一个新的线程执行
//线程池会一直开启,使用完了线程,会自动把线程归还给线程池,线程可以继续使用
es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-1创建了一个新的线程执行
es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-2创建了一个新的线程执行
//4.调用ExecutorService中的方法shutdown销毁线程池(不建议执行)
es.shutdown();
es.submit(new RunnableImpl());//抛异常,线程池都没有了,就不能获取线程了
}
}
10. Lambda表达式
10.1 函数式编程思想概述
在数学中，函数就是有输入量、输出量的一套计算方案，也就是“拿什么东西做什么事情”。相对而言，面向对象过分强调“必须通过对象的形式来做事情”，而函数式思想则尽量忽略面向对象的复杂语法——强调做什么，而不是以什么形式做。
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,完成事情.
函数式编程思想:
只要能获取到结果,谁去做的,怎么做的都不重要,重视的是结果,不重视过程
10.2 冗余的Runnable代码
传统写法
当需要启动一个线程去完成任务时，通常会通过java.lang.Runnable接口来定义任务内容，并使用java.lang.Thread类来启动该线程。代码如下：
public class Demo01Runnable {
public static void main(String[] args) {
// 匿名内部类
Runnable task = new Runnable() {
@Override
public void run() { // 覆盖重写抽象方法
System.out.println("多线程任务执行！");
}
};
new Thread(task).start(); // 启动线程
}
}
本着“一切皆对象”的思想，这种做法是无可厚非的：首先创建一个Runnable接口的匿名内部类对象来指定任务内容，再将其交给一个线程来启动。
代码分析
对于Runnable的匿名内部类用法，可以分析出几点内容：
Thread类需要Runnable接口作为参数，其中的抽象run方法是用来指定线程任务内容的核心；- 为了指定
run的方法体，不得不需要Runnable接口的实现类； - 为了省去定义一个
RunnableImpl实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类； - 必须覆盖重写抽象
run方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错； - 而实际上，似乎只有方法体才是关键所在。
/*
使用实现Runnable接口的方式实现多线程程序
*/
public class Demo01Runnable {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口的实现类对象
RunnableImpl run = new RunnableImpl();
//创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类
Thread t = new Thread(run);
//调用start方法开启新线程,执行run方法
t.start();
//简化代码,使用匿名内部类,实现多线程程序
Runnable r = new Runnable(){
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
}
};
new Thread(r).start();
//简化代码
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
}
}).start();
}
}
10.3 编程思想转换
做什么，而不是怎么做
我们真的希望创建一个匿名内部类对象吗？不。我们只是为了做这件事情而不得不创建一个对象。我们真正希望做的事情是：将run方法体内的代码传递给Thread类知晓。
传递一段代码——这才是我们真正的目的。而创建对象只是受限于面向对象语法而不得不采取的一种手段方式。那，有没有更加简单的办法？如果我们将关注点从“怎么做”回归到“做什么”的本质上，就会发现只要能够更好地达到目的，过程与形式其实并不重要。
生活举例
当我们需要从北京到上海时，可以选择高铁、汽车、骑行或是徒步。我们的真正目的是到达上海，而如何才能到达上海的形式并不重要，所以我们一直在探索有没有比高铁更好的方式——搭乘飞机。
而现在这种飞机（甚至是飞船）已经诞生：2014年3月Oracle所发布的Java 8（JDK 1.8）中，加入了Lambda表达式的重量级新特性，为我们打开了新世界的大门。
10.4 体验Lambda的更优写法
借助Java 8的全新语法，上述Runnable接口的匿名内部类写法可以通过更简单的Lambda表达式达到等效：
public class Demo02LambdaRunnable {
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> System.out.println("多线程任务执行！")).start(); // 启动线程
}
}
这段代码和刚才的执行效果是完全一样的，可以在1.8或更高的编译级别下通过。从代码的语义中可以看出：我们启动了一个线程，而线程任务的内容以一种更加简洁的形式被指定。
不再有“不得不创建接口对象”的束缚，不再有“抽象方法覆盖重写”的负担，就是这么简单！
10.5 回顾匿名内部类
Lambda是怎样击败面向对象的？在上例中，核心代码其实只是如下所示的内容：
() -> System.out.println("多线程任务执行！")
为了理解Lambda的语义，我们需要从传统的代码起步。
使用实现类
要启动一个线程，需要创建一个Thread类的对象并调用start方法。而为了指定线程执行的内容，需要调用Thread类的构造方法：
public Thread(Runnable target)
为了获取Runnable接口的实现对象，可以为该接口定义一个实现类RunnableImpl：
public class RunnableImpl implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("多线程任务执行！");
}
}
然后创建该实现类的对象作为Thread类的构造参数：
public class Demo03ThreadInitParam {
public static void main(String[] args) {
Runnable task = new RunnableImpl();
new Thread(task).start();
}
}
使用匿名内部类
这个RunnableImpl类只是为了实现Runnable接口而存在的，而且仅被使用了唯一一次，所以使用匿名内部类的语法即可省去该类的单独定义，即匿名内部类：
public class Demo04ThreadNameless {
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("多线程任务执行！");
}
}).start();
}
}
匿名内部类的好处与弊端
一方面，匿名内部类可以帮我们省去实现类的定义；另一方面，匿名内部类的语法——确实太复杂了！
语义分析
仔细分析该代码中的语义，Runnable接口只有一个run方法的定义：
public abstract void run();
即制定了一种做事情的方案（其实就是一个函数）：
- 无参数：不需要任何条件即可执行该方案。
- 无返回值：该方案不产生任何结果。
- 代码块（方法体）：该方案的具体执行步骤。
同样的语义体现在Lambda语法中，要更加简单：
() -> System.out.println("多线程任务执行！")
- 前面的一对小括号即
run方法的参数（无），代表不需要任何条件； - 中间的一个箭头代表将前面的参数传递给后面的代码；
- 后面的输出语句即业务逻辑代码。
10.6 Lambda标准格式
Lambda省去面向对象的条条框框，格式由3个部分组成：
- 一些参数
- 一个箭头
- 一段代码
Lambda表达式的标准格式为：
(参数类型 参数名称) -> { 代码语句 }
格式说明：
- 小括号内的语法与传统方法参数列表一致：无参数则留空；多个参数则用逗号分隔。
->是新引入的语法格式，代表指向动作。- 大括号内的语法与传统方法体要求基本一致。
/*
创建Runnable接口的实现类,重写run方法,设置线程任务
*/
public class RunnableImpl implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
}
}
/*
Lambda表达式的标准格式:
由三部分组成:
a.一些参数
b.一个箭头
c.一段代码
格式:
(参数列表) -> {一些重写方法的代码};
解释说明格式:
():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
->:传递的意思,把参数传递给方法体{}
{}:重写接口的抽象方法的方法体
*/
public class Demo02Lambda {
public static void main(String[] args) {
//使用匿名内部类的方式,实现多线程
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
}
}).start();
//使用Lambda表达式,实现多线程
new Thread(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
}
).start();
//优化省略Lambda
new Thread(()->System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了")).start();
}
}
10.7 练习：使用Lambda标准格式（无参无返回）
题目
给定一个厨子Cook接口，内含唯一的抽象方法makeFood，且无参数、无返回值。如下：
public interface Cook {
void makeFood();
}
在下面的代码中，请使用Lambda的标准格式调用invokeCook方法，打印输出“吃饭啦！”字样：
public class Demo05InvokeCook {
public static void main(String[] args) {
// TODO 请在此使用Lambda【标准格式】调用invokeCook方法
}
private static void invokeCook(Cook cook) {
cook.makeFood();
}
}
解答
public static void main(String[] args) {
invokeCook(() -> {
System.out.println("吃饭啦！");
});
}
备注：小括号代表
Cook接口makeFood抽象方法的参数为空，大括号代表makeFood的方法体。
/*
定一个厨子Cook接口，内含唯一的抽象方法makeFood
*/
public interface Cook {
//定义无参数无返回值的方法makeFood
public abstract void makeFood();
}
/*
需求:
给定一个厨子Cook接口，内含唯一的抽象方法makeFood，且无参数、无返回值。
使用Lambda的标准格式调用invokeCook方法，打印输出“吃饭啦！”字样
*/
public class Demo01Cook {
public static void main(String[] args) {
//调用invokeCook方法,参数是Cook接口,传递Cook接口的匿名内部类对象
invokeCook(new Cook() {
@Override
public void makeFood() {
System.out.println("吃饭了");
}
});
//使用Lambda表达式,简化匿名内部类的书写
invokeCook(()->{
System.out.println("吃饭了");
});
//优化省略Lambda
invokeCook(()-> System.out.println("吃饭了"));
}
//定义一个方法,参数传递Cook接口,方法内部调用Cook接口中的方法makeFood
public static void invokeCook(Cook cook){
cook.makeFood();
}
}
10.8 Lambda的参数和返回值
需求:
使用数组存储多个Person对象
对数组中的Person对象使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序排序
下面举例演示java.util.Comparator<T>接口的使用场景代码，其中的抽象方法定义为：
public abstract int compare(T o1, T o2);
当需要对一个对象数组进行排序时，Arrays.sort方法需要一个Comparator接口实例来指定排序的规则。假设有一个Person类，含有String name和int age两个成员变量：
public class Person {
private String name;
private int age;
// 省略构造器、toString方法与Getter Setter
}
传统写法
如果使用传统的代码对Person[]数组进行排序，写法如下：
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;
public class Demo06Comparator {
public static void main(String[] args) {
// 本来年龄乱序的对象数组
Person[] array = {
new Person("古力娜扎", 19),
new Person("迪丽热巴", 18),
new Person("马尔扎哈", 20) };
// 匿名内部类
Comparator<Person> comp = new Comparator<Person>() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
return o1.getAge() - o2.getAge();
}
};
Arrays.sort(array, comp); // 第二个参数为排序规则，即Comparator接口实例
for (Person person : array) {
System.out.println(person);
}
}
}
这种做法在面向对象的思想中，似乎也是“理所当然”的。其中Comparator接口的实例（使用了匿名内部类）代表了“按照年龄从小到大”的排序规则。
代码分析
下面我们来搞清楚上述代码真正要做什么事情。
- 为了排序，
Arrays.sort方法需要排序规则，即Comparator接口的实例，抽象方法compare是关键； - 为了指定
compare的方法体，不得不需要Comparator接口的实现类； - 为了省去定义一个
ComparatorImpl实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类； - 必须覆盖重写抽象
compare方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错； - 实际上，只有参数和方法体才是关键。
Lambda写法
import java.util.Arrays;
public class Demo07ComparatorLambda {
public static void main(String[] args) {
Person[] array = {
new Person("古力娜扎", 19),
new Person("迪丽热巴", 18),
new Person("马尔扎哈", 20) };
Arrays.sort(array, (Person a, Person b) -> {
return a.getAge() - b.getAge();
});
for (Person person : array) {
System.out.println(person);
}
}
}
10.9 练习：使用Lambda标准格式（有参有返回）
题目
给定一个计算器Calculator接口，内含抽象方法calc可以将两个int数字相加得到和值：
public interface Calculator {
int calc(int a, int b);
}
在下面的代码中，请使用Lambda的标准格式调用invokeCalc方法，完成120和130的相加计算：
public class Demo08InvokeCalc {
public static void main(String[] args) {
// TODO 请在此使用Lambda【标准格式】调用invokeCalc方法来计算120+130的结果ß
}
private static void invokeCalc(int a, int b, Calculator calculator) {
int result = calculator.calc(a, b);
System.out.println("结果是：" + result);
}
}
解答
public static void main(String[] args) {
invokeCalc(120, 130, (int a, int b) -> {
return a + b;
});
}
备注：小括号代表
Calculator接口calc抽象方法的参数，大括号代表calc的方法体。
public class Person {
private String name;
private int age;
public Person() {
}
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
import java.util.Arrays;
/*
Lambda表达式有参数有返回值的练习
需求:
使用数组存储多个Person对象
对数组中的Person对象使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序排序
*/
public class Demo01Arrays {
public static void main(String[] args) {
//使用数组存储多个Person对象
Person[] arr = {
new Person("柳岩",38),
new Person("迪丽热巴",18),
new Person("古力娜扎",19)
};
//对数组中的Person对象使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序(前边-后边)排序
/*Arrays.sort(arr, new Comparator<Person>() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
return o1.getAge()-o2.getAge();
}
});*/
//使用Lambda表达式,简化匿名内部类
Arrays.sort(arr,(Person o1, Person o2)->{
return o1.getAge()-o2.getAge();
});
//优化省略Lambda
Arrays.sort(arr,(o1, o2)->o1.getAge()-o2.getAge());
//遍历数组
for (Person p : arr) {
System.out.println(p);
}
}
}
10.10 Lambda省略格式
可推导即可省略
Lambda强调的是“做什么”而不是“怎么做”，所以凡是可以根据上下文推导得知的信息，都可以省略。例如上例还可以使用Lambda的省略写法：
public static void main(String[] args) {
invokeCalc(120, 130, (a, b) -> a + b);
}
省略规则
在Lambda标准格式的基础上，使用省略写法的规则为：
- 小括号内参数的类型可以省略；
- 如果小括号内有且仅有一个参，则小括号可以省略；
- 如果大括号内有且仅有一个语句，则无论是否有返回值，都可以省略大括号、return关键字及语句分号。
备注：掌握这些省略规则后，请对应地回顾本章开头的多线程案例。
10.11 练习：使用Lambda省略格式
题目
仍然使用前文含有唯一makeFood抽象方法的厨子Cook接口，在下面的代码中，请使用Lambda的省略格式调用invokeCook方法，打印输出“吃饭啦！”字样：
public class Demo09InvokeCook {
public static void main(String[] args) {
// TODO 请在此使用Lambda【省略格式】调用invokeCook方法
}
private static void invokeCook(Cook cook) {
cook.makeFood();
}
}
解答
public static void main(String[] args) {
invokeCook(() -> System.out.println("吃饭啦！"));
}
10.12 Lambda的使用前提
Lambda的语法非常简洁，完全没有面向对象复杂的束缚。但是使用时有几个问题需要特别注意：
- 使用Lambda必须具有接口，且要求接口中有且仅有一个抽象方法。 无论是JDK内置的
Runnable、Comparator接口还是自定义的接口，只有当接口中的抽象方法存在且唯一时，才可以使用Lambda。 - 使用Lambda必须具有上下文推断。 也就是方法的参数或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”。
/*
给定一个计算器Calculator接口，内含抽象方法calc可以将两个int数字相加得到和值
*/
public interface Calculator {
//定义一个计算两个int整数和的方法并返回结果
public abstract int calc(int a,int b);
}
/*
Lambda表达式有参数有返回值的练习
需求:
给定一个计算器Calculator接口，内含抽象方法calc可以将两个int数字相加得到和值
使用Lambda的标准格式调用invokeCalc方法，完成120和130的相加计算
*/
public class Demo01Calculator {
public static void main(String[] args) {
//调用invokeCalc方法,方法的参数是一个接口,可以使用匿名内部类
invokeCalc(10, 20, new Calculator() {
@Override
public int calc(int a, int b) {
return a+b;
}
});
//使用Lambda表达式简化匿名内部类的书写
invokeCalc(120,130,(int a,int b)->{
return a + b;
});
//优化省略Lambda
invokeCalc(120,130,(a,b)-> a + b);
}
/*
定义一个方法
参数传递两个int类型的整数
参数传递Calculator接口
方法内部调用Calculator中的方法calc计算两个整数的和
*/
public static void invokeCalc(int a,int b,Calculator c){
int sum = c.calc(a,b);
System.out.println(sum);
}
}
import java.util.ArrayList;
/*
Lambda表达式:是可推导,可以省略
凡是根据上下文推导出来的内容,都可以省略书写
可以省略的内容:
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()都可以省略
3.{一些代码}:如果{}中的代码只有一行,无论是否有返回值,都可以省略({},return,分号)
注意:要省略{},return,分号必须一起省略
*/
public class Demo01ArrayList {
public static void main(String[] args) {
//JDK1.7版本之前,创建集合对象必须把前后的泛型都写上
ArrayList<String> list01 = new ArrayList<String>();
//JDK1.7版本之后,=号后边的泛型可以省略,后边的泛型可以根据前边的泛型推导出来
ArrayList<String> list02 = new ArrayList<>();
}
}