JAVA異常、多線程、垃圾回收

異常、多線程、垃圾回收主講人:翟佳宇CompanyLogo主要內(nèi)容Java異常處理機(jī)制1多線程編程2垃圾回收機(jī)制3Java代碼優(yōu)化編程4CompanyLogo異常基本概念當(dāng)出現(xiàn)程序無(wú)法控制的外部環(huán)境問(wèn)題（用戶提供的文件不存在，文件內(nèi)容損壞，網(wǎng)絡(luò)不可用等）時(shí)，Java就會(huì)用異常對(duì)象處理。異常的頂層父類：java.lang.Throwable參考實(shí)例：ShowException.javaCompanyLogo異常分類異常分類：檢查性異常java.lang.Exception（編譯異常）運(yùn)行期異常

java.lang.RuntimeException錯(cuò)誤：java.lang.ErrorCompanyLogo異常分類檢查性異常：程序正確，但因?yàn)橥庠诘沫h(huán)境條件不滿足而引發(fā)。例如：用戶錯(cuò)誤及I/O問(wèn)題---程序試圖打開(kāi)一個(gè)不存在的遠(yuǎn)程端口或者打開(kāi)不存在的文件。Java編譯器強(qiáng)制要求處理這類異常，如果不捕獲這類異常，程序講不能被編譯。參考實(shí)例：略CompanyLogo異常分類運(yùn)行異常程序存在bug如數(shù)組越界，0作為被除數(shù)，這類異常一般通過(guò)程序來(lái)避免，Java編譯器強(qiáng)制要求處理這類異常編譯器檢測(cè)不到這類異常，不會(huì)完全排除參考實(shí)例：TypeCheckException.javaCompanyLogo異常分類錯(cuò)誤：一般很少見(jiàn)，也很難通過(guò)程序解決。它可能源于程序的bug，更可能源于環(huán)境問(wèn)題，如內(nèi)存耗盡，程序中無(wú)需處理，而由運(yùn)行環(huán)境處理。示例：這個(gè)沒(méi)法演示CompanyLogo異常處理方法異常處理方法:處理異常在可能出現(xiàn)異常的地方直接處理異常拋出異常異常拋給函數(shù)調(diào)用者，讓函數(shù)調(diào)用者去處理異常CompanyLogo異常處理方法（一）處理異常try{……}catch{……}finally{……}CompanyLogo異常處理方法（一）try{……}catch{……}在出現(xiàn)異常的地方終止執(zhí)行代碼，進(jìn)入catch語(yǔ)句，如果有多個(gè)catch語(yǔ)句則進(jìn)入匹配異常的catch塊中CompanyLogo異常處理方法（一）finally{……}如果把finally塊置于try…catch語(yǔ)句后，finally塊一般都會(huì)得以執(zhí)行，相當(dāng)于一個(gè)保障，即使前面的try塊發(fā)生異常而沒(méi)有處理對(duì)應(yīng)異常的catch塊，finally會(huì)馬上執(zhí)行CompanyLogo異常處理方法（一）關(guān)于finally注意以下情況中，finally塊將不會(huì)被完全執(zhí)行：finally塊中發(fā)生異常程序所在線程死亡在前面代碼中用了System.exit();關(guān)閉CPUCompanyLogo異常處理方法（二）拋出異常將異常拋給函數(shù)調(diào)用者，讓函數(shù)調(diào)用者去處理異常參考實(shí)例：ExceptionThrow.javaCompanyLogo主要內(nèi)容Java異常處理機(jī)制1多線程編程2垃圾回收機(jī)制3Java代碼優(yōu)化編程4CompanyLogo多線程編程線程概念線程→進(jìn)程進(jìn)程：進(jìn)程是指運(yùn)行中的應(yīng)用程序，每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的地址空間（內(nèi)存空間）CompanyLogo進(jìn)程←→線程計(jì)算機(jī)內(nèi)存空間：進(jìn)程三進(jìn)程二（eclipse）進(jìn)程一（eclipse）線程一線程二線程三……CompanyLogo進(jìn)程←→線程CompanyLogo多線程線程的創(chuàng)建方法通過(guò)繼承Thread類，并重寫run函數(shù)實(shí)現(xiàn)Runnable接口并且重寫run函數(shù)示例：創(chuàng)建一個(gè)線程對(duì)象，實(shí)現(xiàn)每隔一秒輸出helloworld并且在執(zhí)行指定次后結(jié)束CompanyLogo多線程為什么提供兩種方法？因?yàn)镴ava是單繼承的，在某些情況下一個(gè)類已經(jīng)繼承了某個(gè)父類，這是再用繼承的方式來(lái)創(chuàng)建線程已經(jīng)不可能了，這樣就提出了另外一種方法來(lái)創(chuàng)建線程：通過(guò)Runnable接口來(lái)創(chuàng)建。CompanyLogo多線程兩種方法的區(qū)別本質(zhì)上沒(méi)有區(qū)別。但是實(shí)現(xiàn)是有所區(qū)別：通過(guò)繼承Thread類實(shí)現(xiàn) Humanhu=newHuman(); //運(yùn)行start函數(shù)后線程進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)(Running) hu.start();通過(guò)實(shí)現(xiàn)Runnable接口實(shí)現(xiàn) Human2hu=newHuman2(); ThreadT = newThread(hu); T.start();在編寫程序時(shí)，盡量使用接口實(shí)現(xiàn)進(jìn)程類CompanyLogo線程的狀態(tài)關(guān)系創(chuàng)建Runnable（可執(zhí)行狀態(tài)）Running（運(yùn)行狀態(tài)）Blocked（阻塞狀態(tài)）Dead（死亡狀態(tài)）出生可以工作參加工作人生發(fā)生意外，失去了工作能力CompanyLogo多線程操作線程的方法線程的休眠Thread.sleep()線程的加入Thread.join()線程的中斷Terrupt()線程的禮讓Thread.yeild()CompanyLogo線程的操作方法（一）線程的休眠sleep(longmillis)Thread類的sleep方法用于讓當(dāng)前線程暫時(shí)休眠一段時(shí)間參數(shù)millis的單位是毫秒示例：略CompanyLogo線程的操作方法（二）線程的加入join()處在“執(zhí)行狀態(tài)”的線程如果調(diào)用了其他線程的join方法，將被掛起進(jìn)入“阻塞狀態(tài)”目標(biāo)線程執(zhí)行完畢后才會(huì)解除阻塞，回到“可執(zhí)行狀態(tài)”例如：A/B是兩個(gè)線程，在線程A中調(diào)用線程B.join()，此時(shí)線程A將被阻塞，直到線程B執(zhí)行完畢舉例：com.bupt.MultiThread.JoinThreadTest.javaCompanyLogo線程的操作方法（三）線程的中斷Interrupt()在線程受到阻塞時(shí)拋出一個(gè)中斷信號(hào)，這樣線程就得以退出阻塞的狀態(tài)。更確切的說(shuō)，如果線程被Object.wait,Thread.join和Thread.sleep三種方法之一阻塞，那么，它將接收到一個(gè)中斷異常（InterruptedException），從而提早地終結(jié)被阻塞狀態(tài)。Terrupt()方法不會(huì)中斷一個(gè)正在運(yùn)行的線程。舉例：com.bupt.MultiThread.InterruptThreadTest.java

CompanyLogo線程的操作方法（四）線程的禮讓yield()它只是給當(dāng)前正處于運(yùn)行狀態(tài)下的線程一個(gè)提醒，告知它可以將資源讓給其他線程，但這只是一種暗示，沒(méi)有任何一種機(jī)制保證當(dāng)前線程會(huì)將資源禮讓。使具有相同優(yōu)先級(jí)的線程有機(jī)會(huì)進(jìn)入可執(zhí)行的機(jī)會(huì)。對(duì)支持多任務(wù)的操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，不需要調(diào)用yield()方法，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)會(huì)為線程自動(dòng)分配CPU時(shí)間來(lái)執(zhí)行

CompanyLogo多線程線程同步的引出鐵路賣票系統(tǒng)示例：SellTicketSys.java

CompanyLogo線程同步多線程應(yīng)用程序同時(shí)訪問(wèn)共享對(duì)象時(shí)，由于線程間相互搶占CPU的控制權(quán)，造成一個(gè)線程夾在另一個(gè)線程的執(zhí)行過(guò)程中運(yùn)行,所以可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的執(zhí)行結(jié)果。

CompanyLogo對(duì)象鎖線程同步為了防止共享對(duì)象在并發(fā)訪問(wèn)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，Java中提供了“synchronized”關(guān)鍵字。synchronized關(guān)鍵字確保共享對(duì)象在同一時(shí)刻只能被一個(gè)線程訪問(wèn)，這種處理機(jī)制稱為“線程同步”或“線程互斥”。Java中的“線程同步”基于“對(duì)象鎖”的概念CompanyLogo對(duì)象鎖Java對(duì)象鎖示例：CompanyLogo同步方法使用synchronized關(guān)鍵字同步方法被“synchronized”關(guān)鍵字修飾的方法稱為“同步方法”當(dāng)一個(gè)線程訪問(wèn)對(duì)象的同步方法時(shí)，被訪問(wèn)對(duì)象就處于“鎖定”狀態(tài)，訪問(wèn)該方法的其他線程只能等待

CompanyLogo同步塊使用synchronized關(guān)鍵字同步塊如果只希望同步部分代碼行，可以使用“同步塊”

同步塊的作用與同步方法一樣，只是控制范圍有所區(qū)別

在多線程應(yīng)用程序中，obj代表被鎖定的共享對(duì)象CompanyLogo線程同步正確的售票系統(tǒng)示例：SynchronousSellTicketSys.java

CompanyLogo多線程線程間的通信線程之間的通信使用wait()、notify()、notifyAll()方法實(shí)現(xiàn)

CompanyLogo多線程同步wait()調(diào)用wait()函數(shù)可以讓一個(gè)線程等待某個(gè)條件發(fā)生變化，但是這個(gè)變化不是當(dāng)前線程能夠控制的。Wait()會(huì)在外部等待世界產(chǎn)生變化的時(shí)候把任務(wù)掛起，并且只有在notify()、notifyAll()發(fā)生時(shí)才會(huì)被喚醒并且去檢查所產(chǎn)生的變化。Sleep方法調(diào)用是不釋放鎖，但是wait方法會(huì)釋放鎖，讓其他需求該鎖方法執(zhí)行notify()、notifyAll()從wait狀態(tài)中喚醒線程

CompanyLogo多線程注意只能在同步方法或者同步塊中調(diào)用wait()、notify()、notifyAll()，如果在非同步塊或者同步方法中調(diào)用這些方法，程序能通過(guò)編譯，但是運(yùn)行的時(shí)候會(huì)得到j(luò)ava.lang.IllegalMonitorStateException異常。這個(gè)異常的原因就是當(dāng)前線程沒(méi)有獲得對(duì)象的鎖，或者說(shuō)，當(dāng)前調(diào)用的對(duì)象不是鎖對(duì)象。調(diào)用wait(),notify(),notifyAll()的對(duì)象必須是當(dāng)前鎖對(duì)象。常見(jiàn)的毛病就是使用了線程對(duì)象來(lái)調(diào)用這些方法CompanyLogo主要內(nèi)容Java異常處理機(jī)制1多線程編程2垃圾回收機(jī)制3Java代碼優(yōu)化編程4CompanyLogo垃圾回收機(jī)制概念GC(GarbageCollection)垃圾回收是Java程序設(shè)計(jì)中內(nèi)存管理的核心概念，JVM的內(nèi)存管理機(jī)制被稱為垃圾回收機(jī)制。一個(gè)對(duì)象創(chuàng)建后被放置在JVM的堆內(nèi)存中，當(dāng)永遠(yuǎn)不再引用這個(gè)對(duì)象時(shí)，它將被JVM在堆內(nèi)存中回收。被創(chuàng)建的對(duì)象不能再生，同時(shí)也沒(méi)有辦法通過(guò)程序語(yǔ)句釋放它們。

CompanyLogo垃圾回收機(jī)制

classnode{ intvalue; nodenext;}…nodep,q;p=newnode();q=newnode();q=p;CompanyLogo垃圾回收機(jī)制GC的基本原理對(duì)于程序員來(lái)說(shuō)，分配對(duì)象使用new關(guān)鍵字；釋放對(duì)象時(shí)，只要將對(duì)象所有引用賦值為null，讓程序不能夠再訪問(wèn)到這個(gè)對(duì)象，我們稱該對(duì)象為"不可達(dá)的".GC將負(fù)責(zé)回收所有"不可達(dá)"對(duì)象的內(nèi)存空間。GC通過(guò)確定對(duì)象是否被活動(dòng)對(duì)象引用來(lái)確定是否收集該對(duì)象。GC首先要判斷該對(duì)象是否是時(shí)候可以收集。兩種常用的方法引用計(jì)數(shù)對(duì)象引用遍歷

CompanyLogoGC常用收集器（一）引用計(jì)數(shù)收集器原理：引用計(jì)數(shù)是垃圾收集器中的早期策略。在這種方法中，堆中每個(gè)對(duì)象（不是引用）都有一個(gè)引用計(jì)數(shù)。當(dāng)一個(gè)對(duì)象被創(chuàng)建時(shí)，且將該對(duì)象分配給一個(gè)變量，該變量計(jì)數(shù)設(shè)置為1。當(dāng)任何其它變量被賦值為這個(gè)對(duì)象的引用時(shí)，計(jì)數(shù)加1（a=b,則b引用的對(duì)象+1），但當(dāng)一個(gè)對(duì)象的某個(gè)引用超過(guò)了生命周期或者被設(shè)置為一個(gè)新值時(shí)，對(duì)象的引用計(jì)數(shù)減1。任何引用計(jì)數(shù)為0的對(duì)象可以被當(dāng)作垃圾收集。當(dāng)一個(gè)對(duì)象被垃圾收集時(shí)，它引用的任何對(duì)象計(jì)數(shù)減1。

CompanyLogoGC常用收集器（一）引用計(jì)數(shù)收集器優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：引用計(jì)數(shù)收集器可以很快的執(zhí)行，交織在程序運(yùn)行中。對(duì)程序不被長(zhǎng)時(shí)間打斷的實(shí)時(shí)環(huán)境比較有利。缺點(diǎn)：引用計(jì)數(shù)器增加了程序執(zhí)行的開(kāi)銷，因?yàn)槊看螌?duì)象賦給新的變量，計(jì)數(shù)器加1，而每次現(xiàn)有對(duì)象出了作用域生，計(jì)數(shù)器減1。CompanyLogoGC常用收集器（二）標(biāo)記-清除收集器原理：這種收集器首先遍歷對(duì)象圖并標(biāo)記可到達(dá)的對(duì)象，然后掃描堆棧以尋找未標(biāo)記對(duì)象并釋放它們的內(nèi)存。這種收集器一般使用單線程工作并停止其他操作。并且，由于它只是清除了那些未標(biāo)記的對(duì)象，而并沒(méi)有對(duì)標(biāo)記對(duì)象進(jìn)行壓縮，導(dǎo)致會(huì)產(chǎn)生大量?jī)?nèi)存碎片，從而浪費(fèi)內(nèi)存。注意：只有當(dāng)堆滿的時(shí)候，才開(kāi)始標(biāo)記-清除過(guò)程。首先，遍歷跟蹤運(yùn)行時(shí)棧指向的所有引用，把他們指向的內(nèi)存設(shè)為標(biāo)記。然后檢測(cè)堆塊中沒(méi)有標(biāo)記的塊，釋放這些內(nèi)存。

CompanyLogoGC常用收集器（二）標(biāo)記-清除收集器優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：也許永遠(yuǎn)不需要運(yùn)行跟蹤收集器，因?yàn)橹挥性趆eap滿的時(shí)候才運(yùn)行。跟蹤收集器可以發(fā)現(xiàn)并釋放所有不可用的內(nèi)存缺點(diǎn)：GC需要停止其他的活動(dòng)。這種方法意味著所有與應(yīng)用程序相關(guān)的工作停止，只有GC運(yùn)行。在運(yùn)行期間這種不可預(yù)期的中斷也許是某些應(yīng)用不能接受的。

CompanyLogoGC常用收集器（三）復(fù)制收集器原理：這種收集器將堆棧分為兩個(gè)域，常稱為半空間。每次僅使用一半的空間，JVM生成的新對(duì)象則放在另一半空間中。GC運(yùn)行時(shí)，它把可到達(dá)對(duì)象復(fù)制到另一半空間，從而壓縮了堆棧。這種方法適用于短生存期的對(duì)象，持續(xù)復(fù)制長(zhǎng)生存期的對(duì)象則導(dǎo)致效率降低。并且對(duì)于指定大小堆來(lái)說(shuō)，需要兩倍大小的內(nèi)存，因?yàn)槿魏螘r(shí)候都只使用其中的一半。

CompanyLogoGC常用收集器（三）復(fù)制收集器優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：相比于標(biāo)記-清除收集器，復(fù)制收集器較快。缺點(diǎn)：只能使用一半的堆空間。

CompanyLogo總結(jié)垃圾收集器的作用Java語(yǔ)言規(guī)范沒(méi)有明確地說(shuō)明JVM使用哪種垃圾回收算法，但是任何一種垃圾回收算法一般要做2件基本的事情：發(fā)現(xiàn)無(wú)用信息對(duì)象回收被無(wú)用對(duì)象占用的內(nèi)存空間，使該空間可被程序再次使用其他垃圾收集器

略

CompanyLogo主要內(nèi)容Java異常處理機(jī)制1多線程編程2垃圾回收機(jī)制3Java代碼優(yōu)化編程4CompanyLogoJava優(yōu)化編程盡量復(fù)用對(duì)象例如String對(duì)象的使用中，出現(xiàn)字符串連接情況時(shí)應(yīng)用StringBuffer代替。示例：

Stringa=“hello”;Stringb=“world”;a=a+b;helloworldhelloworldabCompanyLogoJava優(yōu)化編程換作StringBuffer

StringBuffera=“hello”;StringBufferb=“world”;a=a+b;helloworldabhelloworldJava優(yōu)化編程由于JVM的有其自身的GC機(jī)制，不需要程序開(kāi)發(fā)者的過(guò)多考慮，從一定程度上減輕了開(kāi)發(fā)者負(fù)擔(dān)，但同時(shí)也遺漏了隱患，過(guò)分的創(chuàng)建對(duì)象會(huì)消耗系統(tǒng)的大量?jī)?nèi)存，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄露，因此，保證過(guò)期對(duì)象的及時(shí)回收具有重要意義。JVM回收垃圾的條件是：對(duì)象不在被引用；然而，JVM的GC并非十分的機(jī)智，即使對(duì)象滿足了垃圾回收的條件也不一定會(huì)被立即回收。所以，建議我們?cè)趯?duì)象使用完畢，應(yīng)手動(dòng)置成null。Java優(yōu)化編程盡量減少對(duì)變量的重復(fù)計(jì)算