JAVA异常、多线程、垃圾回收

1、CompanyLOGO异常、多线程、垃圾回收异常、多线程、垃圾回收主讲人主讲人:翟佳宇翟佳宇Company Logo主要内容主要内容Java异常处理机制异常处理机制1多线程编程多线程编程2垃圾回收机制垃圾回收机制3Java代码优化编程代码优化编程4Company Logo异常异常v基本概念基本概念 当出现程序无法控制的外部环境问题（用户提供的文件不存在，文件内容损坏，网络不可用等）时，Java就会用异常对象处理。 异常的顶层父类：java.lang.Throwable 参考实例：ShowException.javaCompany Logo异常分类异常分类v异常分类：异常分类： 检查性异常 ja

2、va.lang.Exception （编译异常） 运行期异常 java.lang.RuntimeException 错误： java.lang.Error Company Logo异常分类异常分类v检查性异常检查性异常： 程序正确，但因为外在的环境条件不满足而引发。 例如：用户错误及I/O问题-程序试图打开一个不存在的远程端口或者打开不存在的文件。Java编译器强制要求处理这类异常，如果不捕获这类异常，程序讲不能被编译。 参考实例：略Company Logo异常分类异常分类v运行异常运行异常 程序存在bug 如数组越界，0作为被除数，这类异常一般通过程序来避免，Java编译器强制要求处理这类异

3、常 编译器检测不到这类异常，不会完全排除 参考实例：TypeCheckException.javaCompany Logo异常分类异常分类v错误错误： 一般很少见，也很难通过程序解决。 它可能源于程序的bug，更可能源于环境问题，如内存耗尽，程序中无需处理，而由运行环境处理。 示例：这个没法演示Company Logo异常处理方法异常处理方法v异常处理方法异常处理方法: 处理异常 在可能出现异常的地方直接处理异常 抛出异常 异常抛给函数调用者，让函数调用者去处理异常Company Logo异常处理方法（一）异常处理方法（一）v处理异常处理异常 trycatch finallyCompany L

4、ogo异常处理方法（一）异常处理方法（一）vtrycatch 在出现异常的地方终止执行代码，进入catch语句，如果有多个catch语句则进入匹配异常的catch块中Company Logo异常处理方法（一）异常处理方法（一）vfinally 如果把finally块置于trycatch语句后，finally块一般都会得以执行，相当于一个保障，即使前面的try块发生异常而没有处理对应异常的catch块，finally会马上执行Company Logo异常处理方法（一）异常处理方法（一）v关于关于finally注意注意 以下情况中，finally块将不会被完全执行： finally块中发生异常 程

5、序所在线程死亡 在前面代码中用了System.exit(); 关闭CPUCompany Logo异常处理方法（二）异常处理方法（二）v抛出抛出异常异常 将异常抛给函数调用者，让函数调用者去处理异常 参考实例：ExceptionThrow.javaCompany Logo主要内容主要内容Java异常处理机制异常处理机制1多线程编程多线程编程2垃圾回收机制垃圾回收机制3Java代码优化编程代码优化编程4Company Logo多线程编程多线程编程v线程概念线程概念 线程进程 进程：进程是指运行中的应用程序，每个进程都有自己独立的地址空间（内存空间）Company Logo进程进程线程线程计算机内存

6、空间：进程三进程二（eclipse）进程一（eclipse）线程一线程二线程三Company Logo进程进程线程线程Company Logo多线程多线程v线程的创建方法线程的创建方法通过继承Thread类，并重写run函数实现Runnable接口并且重写run函数示例：创建一个线程对象，实现每隔一秒输出helloworld并且在执行指定次后结束Company Logo多线程多线程v为什么提供两种方法？为什么提供两种方法？ 因为Java是单继承的，在某些情况下一个类已经继承了某个父类，这是再用继承的方式来创建线程已经不可能了，这样就提出了另外一种方法来创建线程：通过Runnable接口来创建。

7、Company Logo多线程多线程v两种方法的区别两种方法的区别本质上没有区别。但是实现是有所区别： 通过继承Thread类实现Human hu=new Human();/运行start函数后线程进入运行状态(Running)hu.start(); 通过实现Runnable接口实现Human2 hu=new Human2();Thread T=new Thread(hu);T.start();在编写程序时，尽量使用接口实现进程类Company Logo线程的状态关系线程的状态关系创建Runnable（可执行状态）Running（运行状态）Blocked（阻塞状态）Dead（死亡状态）出生可以

8、工作参加工作人生发生意外，失去了工作能力Company Logo多线程多线程v操作线程的方法 线程的休眠 Thread.sleep() 线程的加入 Thread.join() 线程的中断 Terrupt() 线程的礼让 Thread.yeild()Company Logo线程的操作方法（一）线程的操作方法（一）v线程的休眠 sleep(long millis) Thread类的sleep方法用于让当前线程暂时休眠一段时间 参数millis的单位是毫秒 示例：略Company Logo线程的操作方法（二）线程的操作方法（二）v线程的加入 join() 处在“执行状态”的线程如果

9、调用了其他线程的join方法，将被挂起进入“阻塞状态” 目标线程执行完毕后才会解除阻塞，回到“可执行状态” 例如：A/B是两个线程，在线程A中调用线程B.join()，此时线程A将被阻塞，直到线程B执行完毕 举例：com.bupt.MultiThread.JoinThreadTest.javaCompany Logo线程的操作方法（三）线程的操作方法（三）v线程的中断 Interrupt() 在线程受到阻塞时抛出一个中断信号，这样线程就得以退出阻塞的状态。 更确切的说，如果线程被Object.wait, Thread.join和Thread.sleep三种方法之一阻塞，那么，它将接收到一个中断

10、异常（InterruptedException），从而提早地终结被阻塞状态。 Terrupt()方法不会中断一个正在运行的线程。 举例：com.bupt.MultiThread.InterruptThreadTest.java Company Logo线程的操作方法（四）线程的操作方法（四）v线程的礼让 yield() 它只是给当前正处于运行状态下的线程一个提醒，告知它可以将资源让给其他线程，但这只是一种暗示，没有任何一种机制保证当前线程会将资源礼让。 使具有相同优先级的线程有机会进入可执行的机会。 对支持多任务的操作系统来说，不需要调用yield()方法，因为操作系统会为线

11、程自动分配CPU时间来执行Company Logo多线程多线程v线程同步的引出 铁路卖票系统 示例：SellTicketSys.javaCompany Logo线程同步线程同步 多线程应用程序同时访问共享对象时，由于线程间相互抢占CPU的控制权，造成一个线程夹在另一个线程的执行过程中运行,所以可能导致错误的执行结果。Company Logo对象锁对象锁v线程同步 为了防止共享对象在并发访问时出现错误，Java中提供了“synchronized”关键字。 synchronized关键字 确保共享对象在同一时刻只能被一个线程访问，这种处理机制称为“线程同步”或“线程互斥”。Java中的“线程同步”

12、基于“对象锁”的概念Company Logo对象锁对象锁vJava对象锁 示例：Company Logo同步方法同步方法v使用synchronized关键字 同步方法同步方法 被“synchronized”关键字修饰的方法称为“同步方法” 当一个线程访问对象的同步方法时，被访问对象就当一个线程访问对象的同步方法时，被访问对象就处于处于“锁定锁定”状态，访问该方法的其他线程只能等状态，访问该方法的其他线程只能等待待 Company Logo同步块同步块v使用synchronized关键字 同步块同步块 如果只希望同步部分代码行，可以使用如果只希望同步部分代码行，可以使用“同步块同步块” 同步块的

13、作用与同步方法一样，只是控制范围有所同步块的作用与同步方法一样，只是控制范围有所区别区别在多线程应用程序在多线程应用程序中，中，obj代表被锁代表被锁定的共享对象定的共享对象 Company Logo线程同步线程同步v正确的售票系统 示例： SynchronousSellTicketSys.javaCompany Logo多线程多线程v线程间的通信 线程之间的通信使用wait()、notify()、notifyAll()方法实现Company Logo多线程同步多线程同步vwait() 调用wait()函数可以让一个线程等待某个条件发生变化，但是这个变化不是当前线程能够控制的。 Wait()会

14、在外部等待世界产生变化的时候把任务挂起，并且只有在notify()、notifyAll()发生时才会被唤醒并且去检查所产生的变化。 Sleep方法调用是不释放锁，但是wait方法会释放锁，让其他需求该锁方法执行vnotify()、 notifyAll() 从wait状态中唤醒线程 Company Logo多线程多线程v注意 只能在同步方法或者同步块中调用wait()、notify()、notifyAll()，如果在非同步块或者同步方法中调用这些方法，程序能通过编译，但是运行的时候会得到java.lang.IllegalMonitorStateException异常。 这个异常的原因就是当前线程

15、没有获得对象的锁没有获得对象的锁，或者说，当前调用的对象不是锁对象。当前调用的对象不是锁对象。 调用wait(),notify(),notifyAll()的对象必须是当前锁对象。常见的毛病就是使用了线程对象来调用这些方法Company Logo主要内容主要内容Java异常处理机制异常处理机制1多线程编程多线程编程2垃圾回收机制垃圾回收机制3Java代码优化编程代码优化编程4Company Logo垃圾回收机制垃圾回收机制v概念 GC(Garbage Collection) 垃圾回收是Java程序设计中内存管理的核心概念，JVM的内存管理机制被称为垃圾回收机制。 一个对象创建后被放置在一个对象创

16、建后被放置在JVM的堆内存中，当永远的堆内存中，当永远不再引用这个对象时，它将被不再引用这个对象时，它将被JVM在堆内存中回收。在堆内存中回收。被创建的对象不能再生，同时也没有办法通过程序被创建的对象不能再生，同时也没有办法通过程序语句释放它们。语句释放它们。 Company Logo垃圾回收机制垃圾回收机制class node int value;node next;node p, q;p = new node();q = new node();q = p;Company Logo垃圾回收机制垃圾回收机制vGC的基本原理的基本原理 对于程序员来说，分配对象使用new关键字；释放对象时，只要将

17、对象所有引用赋值为null，让程序不能够再访问到这个对象，我们称该对象为不可达的.GC将负责回收所有不可达对象的内存空间。 GC通过确定对象是否被活动对象引用来确定是否收集该对象。GC首先要判断该对象是否是时候可以收集。 两种常用的方法 引用计数 对象引用遍历Company LogoGC常用收集器（一）常用收集器（一）v引用计数收集器引用计数收集器 原理：引用计数是垃圾收集器中的早期策略。在这种方法中，堆中每个对象（不是引用）都有一个引用计数。当一个对象被创建时，且将该对象分配给一个变量，该变量计数设置为1。当任何其它变量被赋值为这个对象的引用时，计数加1（a = b,则b引用的对象+1），但

18、当一个对象的某个引用超过了生命周期或者被设置为一个新值时，对象的引用计数减1。任何引用计数为0的对象可以被当作垃圾收集。当一个对象被垃圾收集时，它引用的任何对象计数减1。Company LogoGC常用收集器（一）常用收集器（一）v引用计数收集器优缺点引用计数收集器优缺点 优点：引用计数收集器可以很快的执行，交织在程序运行中。对程序不被长时间打断的实时环境比较有利。 缺点：引用计数器增加了程序执行的开销，因为每次对象赋给新的变量，计数器加1，而每次现有对象出了作用域生，计数器减1。Company LogoGC常用常用收集器收集器（二）（二）v标记标记-清除收集器清除收集器 原理：这种收集器首先

19、遍历对象图并标记可到达的对象，然后扫描堆栈以寻找未标记对象并释放它们的内存。这种收集器一般使用单线程工作并停止其他操作。并且，由于它只是清除了那些未标记的对象，而并没有对标记对象进行压缩，导致会产生大量内存碎片，从而浪费内存。 注意： 只有当堆满的时候，才开始标记-清除过程。 首先，遍历跟踪运行时栈指向的所有引用，把他们指向的内存设为标记。 然后检测堆块中没有标记的块，释放这些内存。Company LogoGC常用常用收集器收集器（二）（二）v标记标记-清除收集器优缺点清除收集器优缺点 优点： 也许永远不需要运行跟踪收集器，因为只有在heap满的时候才运行。 跟踪收集器可以发现并释放所有不可用

20、的内存 缺点：GC需要停止其他的活动。这种方法意味着所有与应用程序相关的工作停止，只有GC运行。在运行期间这种不可预期的中断也许是某些应用不能接受的。Company LogoGC常用常用收集器收集器（三）（三）v复制收集器复制收集器 原理：这种收集器将堆栈分为两个域，常称为半空间。每次仅使用一半的空间，JVM生成的新对象则放在另一半空间中。GC运行时，它把可到达对象复制到另一半空间，从而压缩了堆栈。这种方法适用于短生存期的对象，持续复制长生存期的对象则导致效率降低。并且对于指定大小堆来说，需要两倍大小的内存，因为任何时候都只使用其中的一半。Company LogoGC常用常用收集器收集器（三）

21、（三）v复制收集器复制收集器优缺点优缺点 优点：相比于标记-清除收集器，复制收集器较快。 缺点：只能使用一半的堆空间。Company Logo总结总结v垃圾收集器的作用垃圾收集器的作用 Java语言规范没有明确地说明JVM使用哪种垃圾回收算法，但是任何一种垃圾回收算法一般要做2件基本的事情： 发现无用信息对象 回收被无用对象占用的内存空间，使该空间可被程序再次使用v其他垃圾收集器其他垃圾收集器 略Company Logo主要内容主要内容Java异常处理机制异常处理机制1多线程编程多线程编程2垃圾回收机制垃圾回收机制3Java代码优化编程代码优化编程4Company LogoJava优化编程优化

22、编程v尽量复用对象 例如String 对象的使用中，出现字符串连接情况时应用StringBuffer 代替。 示例： String a=“hello”;String b=“world ”;a=a+b;helloworldhello worldabCompany LogoJava优化编程优化编程换作StringBufferStringBuffer a=“hello”;StringBuffer b=“world ”;a=a+b;helloworldabhello worldJava优化编程优化编程 由于JVM的有其自身的GC机制，不需要程序开发者的过多考虑，从一定程度上减轻了开发者负担，但同时也遗漏了隐患，过分的创建对象会消耗系统的大量内存，严重时会导致内存泄露，因此，保证