高级java培训课件.ppt

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1、高级java程序设计,1 、异常处理 2 、反射 3 、泛型 4 、 多线程 5 、 注释与反射 6 、 网络编程,1.异常处理,本章主要了解java异常的类型、发生和控制。熟悉在java程序中如何灵活运行异常处理，使程序更加人性化。 课程内容： 1.1异常介绍 1.2 异常类型 1.3异常管理 1.4异常控制 1.5异常处理案例,1.1 异常介绍,程序为什么需要异常处理？ 异常是程序中的一些错误，但并不是所有的错误都是异常，并且错误有时候是可以避免的。比如说，你的代码少了一个分号，那么运行出来结果是提示是错误java.lang.Error;如果你用System.out.println(11/

2、0)，那么你是因为你用0做了除数，会抛出java.lang.ArithmeticException的异常。 有些异常需要做处理，有些则不需要捕获处理。 异常有两个来源。一个是Java运行时环境自动抛出系统生成的异常，比如在代码中执行3/0，这样就会抛出异常。二是程序员自己抛出的异常。,1.2 异常类型,异常结构图 RuntimeException 、Error以及它们的子 类都称为免检异常， 其他异常都为比检异 常，意思编译器会强 制要求程序员检查并 处理它们。,1.3 异常管理,遇到异常应该怎么办？什么时候我们自己会抛出异常？ 异常是针对方法来说的，抛出、声明抛出、捕获和处理异常都是在方法中

3、进行的。 Java异常处理通过5个关键字try、catch、throw、throws、finally进行管理 try 程序代码 catch(异常类型 异常的变量名) 程序代码 finally 程序代码 ,1.4 异常控制,抛出异常 检测一个错误的程序可以创建一个正确的异常类型的实例并抛出它。 示例： throw new IllegalArgumentException(wrong Argument);,1.4 异常控制,捕获异常 当有一个异常被抛出，如何捕获？可以使用try-catch捕获并处理。 示例： try 这里为抛出异常的语句; catch(Exception1 e1) 这里处理异常;

4、 catch(Exception2 e2) 这里处理异常; catch(Exception3 e3) 这里处理异常; 注意：当一个语句抛出异常，会强制立刻执行捕获异常的语句。并往下执行，不会执行抛出异常的语句下面的语句。,1.4 异常控制,声明异常 在java中，当前执行的语句必定属于某一个方法。java调用main()方法开始一个程序。每个方法都必须声明它可能抛出的比检异常类型。 给方法声明异常 public void myMethod() throws IOException 声明多个异常 public void myMethod() throws Exception1,Exception

5、2,Exception3,.,ExceptionN,1.4 异常控制,获取异常的信息 异常的信息全部都保存在异常的那个实例中，所有可以通过调用异常实例的方法来获取信息。 获取信息的方法： printStackTrace()、getMessage()、toString()和getStackTrace(),1.5 异常处理案例,如下面这串代码：,2.反射,本章主要介绍java反射对类操作，了解java反射对类型的属性的获取和方法获取及其调用。 课程内容： 2.1 反射介绍 2.2反射（属性） 2.3 反射（方法）,2.1反射介绍,java反射是用来获取一个类信息的技术。 反射可以获取类的属性、构造

6、方法、方法，并包括获取其值或者调用其方法。 其使用的class为java自带包java.lang.reflect中； Class cls = Class.forName(className);,2.2反射（属性）,反射获取属性使用到的class为Filed ();获取属性对象名 ();获取属性类型,2.3反射（方法）,反射获取方法使用到的class为Method Modifier.toString(Method.getModifiers();获取方法修饰符 Method.invoke(实例,参数(Objett)获取属性类型 Method.getReturnType() /获取方法的返回值. C

7、onstructor ctorlist = cls.getDeclaredConstructors(); 获取构造方法，其他类似反射(方法)的使用,3.泛型,了解泛型的优点，并掌握java原生部分泛型的使用及建立自己的泛型类。 课程内容： 3.1 泛型优点 3.2泛型类的使用 3.3 建立泛型类,3.1 泛型优点,在以前的java中是没有泛型的，那为什么会引入泛型呢？ 泛型的好处： 1、类型安全。 Map m = new HashMap(); m.put(key, blarg); String s = (String) m.get(key); 2、消除强制类型转换。 泛型的一个附带好处是，消除

8、源代码中的许多强制类型转换。这使得代码更加可读，并且减少了出错机会。 3、泛型的好处是在编译的时候检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的，提高代码的重用率。,3.2 泛型的使用,java预置的泛型使用 Map以键值对储存类型的对象 Map map =new Map(); List以数组储存类型的对象 List list =new ArrayList(); List list =new ArrayList();,3.3 建立泛型类,建立泛型类 Generics generics =new Generics(); boolean flag = generics.getT();/当你这样使

9、用的时候就会报错。,4 线程及线程应用,本章是了解线程的概念，掌握线程的控制，可以灵活运用线程 课程内容： 4.1线程的概念 4.2线程的使用 4.3线程同步和通信,4.1线程,4.1.1 线程的概念 4.1.2 线程的生命周期,4.1.1 线程的概念,进程：在多任务系统中，每个独立执行的程序称为进程 线程：一个进程中可以包含一个或多个线程，一个线程就是一个程序内部的一条执行线索 当程序启动时，就自动产生一个线程，主函数main就是在这个线程上运行的。 创建多线程有两种方法：继承Thread类和实现Runnable接口,4.1.2 线程的生命周期,新建 就绪 运行 阻塞 死亡,4.2线程的使用

10、,4.2.1 创建线程的方法 4.2.2 使用runnable接口的好处 4.2.3 启动线程 4.2.4 前台线程和后台线程 4.2.5 联合进程与join方法,4.2.1 创建线程的方法,用Thread类创建线程 要实现多线程，必须编写一个继承了Thread类的子类，子类要重写Thread的run方法，在run方法中调用想在线程上运行的程序代码,4.2.1 创建线程的方法,使用Runnable接口创建多线程 定义一个实现Runnable接口的类并生成实例 生成一个Thread的实例 将生成的Runnable接口的实例作为参数传递 给Thread的构造方法,4.2.2使用runnable接口

11、的好处,可以实现多个线程处理同一资源的情况 避免Java单继承性带来的局限 代码可以被多个线程共享（即run中的代码）,4.2.3 启动线程,线程启动:start()方法 线程启动后，将执行线程实例中的run方法。,4.2.4 前台线程和后台线程,对于Java程序，只要有一个前台线程在运行，进程就不会结束；如果一个进程中只有后台线程运行，这个进程就会结束 前台线程和后台线程是相对而言的，按前面的方式产生的都是前台进程，如果在调用start方法前设置IsBackground = true;，这个线程就变成了后台线程,4.2.4 前台和后台线程的区别,public static void mySt

12、aticThreadMethod() Thread.Sleep(3000); Thread thread = new Thread(myStaticThreadMethod); / thread.IsBackground = true; thread.Start()； 如果运行上面的代码，程序会等待3秒后退出，如果将注释去掉，将thread设成后台线程，则程序会立即退出 要注意的是，必须在调用Start方法之前设置线程的类型，否则一但线程运行，将无法改变其类型 通过BeginXXX方法运行的线程都是后台线程,4.2.5 联合进程与join方法,void join（long millis） vo

13、id join（long millis，int nanos） 这两个方法的作用是指定合并的时间（前者精确到毫秒，后者精确到纳秒），即两个线程合并指定的时间后，又开始分离，回到以前的状态 转化理解：join方法的功能就是使异步执行的线程变成同步执行。也就是说，当调用线程实例的start方法后，这个方法会立即返回，如果在调用start方法后后需要使用一个由这个线程计算得到的值，就必须使用join方法。如果不使用join方法，就不能保证当执行到start方法后面的某条语句时，这个线程一定会执行完。而使用join方法后，直到这个线程退出，程序才会往下执行。,4.3线程同步和通信,5.3.1 线程同步

14、5.3.2 线程通信 5.3.3 线程死锁 5.3.4 线程的生命控制,4.3.1 线程同步,破坏线程安全的案例 同步代码块的格式： synchronized(object)代码块 object可以是任意一个对象,4.3.1 线程同步,同步通过改变object的锁旗标实现 同步会降低程序的性能 同步代码块不仅指同一个代码块在多个线程间实现同步，也可以是不同的代码块之间相互同步，只要各synchronized（object）“代码“语句中的object是同一个对象,4.3.1 线程同步,同步方法（函数） 除了可以对代码块进行同步外，也可以对方法实现同步，只需在要同步的方法定义前加上synchro

15、nized关键字即可,4.3.1 线程同步,synchronized关键字的使用 1）是某个对象实例内，synchronized aMethod()可以防止多个线程同时访问这个对象的synchronized方法（如果一个对象有多个synchronized方法，只要一个线程访问了其中的一个synchronized方法，其它线程不能同时访问这个对象中任何一个synchronized方法）。这时，不同的对象实例的synchronized方法是不相干扰的。也就是说，其它线程照样可以同时访问相同类的另一个对象实例中的synchronized方法； 2）是某个类的范围，synchronized stati

16、c aStaticMethod防止多个线程同时访问这个类中的synchronized static 方法。它可以对类的所有对象实例起作用。 synchronized关键字是不能继承的，也就是说，父类的方法synchronized f() 在继承类中并不自动是synchronized f()，而是变成了f()。继承类需要你显式的指定它的某个方法为synchronized方法；,4.3.2 线程通信,线程间的交替调用: wait：使当前线程放弃监视器进入睡眠状态，直到其他线程进入同一监视器并调用notify notify：唤醒同一监视器对象中调用wait的第一个线程 notifyAll：唤醒同一监

17、视器对象中调用wait的所有线程，具有最高级的线程首先被唤醒并执行,4.3.3 线程死锁,Java线程死锁是一个经典的多线程问题，因为不同的线程都在等待那些根本不可能被释放的锁，从而导致所有的工作都无法完成。假设有两个线程，分别代表两个饥饿的人，他们必须共享刀叉并轮流吃饭。他们都需要获得两个锁：共享刀和共享叉的锁。 在这种就需要在程序设计时考虑到这种情况，当出现这种情况，只有先牺牲其中一个先让他所持有的刀或叉。,4.3.4 线程的生命控制,不推荐使用的终止线程生命的方法： （1）suspend和resume：会导致死锁 （2）stop：导致数据不完整 正确终止线程生命：interrupt();

18、,4.3.5正确终止线程生命interrupt,public void run() try /检查程序是否发生中断 while (!Thread.interrupted() System.out.println(I am running!);/point1 before sleep Thread.sleep(20);/point2 after sleep System.out.println(Calculating); for(int i = 0; i 900000; i+) d = d + (Math.PI + Math.E) / d; catch (InterruptedException

19、 e) System.out.println(Exiting by Exception); System.out.println(ATask.run() interrupted!);,5.注释与反射,本章主要介绍,5.注释与反射,在java的学习中我们会经常看到override，我们也就都知道它是一个注释，但是一般注释都仅仅只是一段说明的语句并不是功能性的代码，理论上是没有功能的。但是override的确是有功能的。 这是因为在java有一部分的注释是能够实现功能的。 我们可以自己定义注释类，比如： public interface myA String value() default val

20、ue1; String id() default id1; 我们把注释在方法的前面，放在属性的前面，放在类名的前面，并通过反射中的getAnnotation()函数获取注释。这个函数在Class、Method、Constructor、Field中都有提供。注释如下：myA(value=aaaa,id=1111),5.注释与反射(续),通过一段代码获取注释的对象，如下 myA mA = field.getAnnotation(myA.class); 我们就可以通过注释提供的方法获取定义注释时的值。同时也就可以根据属性值经行一些必要的操作。,6 网络编程,本章是介绍通过类连接到www，然后讨论如何

21、通过TCP/IP或UDP协议在网络上的两个程序间建立连接并交换数据 课程内容： 6.1网络概述 6.2InetAddress 类 6.3UDP网络程序 6.4TCP网络程序,6.1网络概述,6.1.1 Ip地址 6.1.2 端口号 6.1.3 TCP和UDP 6.1.4 TCP、UDP数据包基本格式 6.1.5 Socket 6.1.6 J包,6.1.1 Ip地址,IP地址用4个字节，32位二进制数来表示，称为Ipv4 正在试验和定制Ipv6，即16个字节表示,6.1.2 端口号,一台计算机上可同时运行多个网络程序，IP地址只能保证把数据送到计算机，无法得知把数据交给哪个网络程序，所以每个被发

22、送的数据包的头部都包含一个称为“端口”的部分，表示数据应交给哪个应用程序 端口是0-65535间的一个整数，每个网络程序都有一个端口，0-1023端口是一些知名网络程序使用的，用户的普通网络程序应使用1024以上的端口数 端口不能被两个或以上的网络程序重用,6.1.3 TCP和UDP,TCP：Transmission Control Protocol，传输控制协议 UDP：User Datagram Protocol，用户数据报协议,6.1.3 TCP和UDP TCP,TCP TCP是面向连接的通信协议，提供两台计算机之间的可靠无差错的数据传输 应用程序使用TCP通信时，源和目标之间会建立一个

23、虚拟连接,6.1.3 TCP和UDP,UDP UDP是无连接通信协议，不保证数据的可靠传输，但能够向若干目标发送数据，接受发自若干个源的数据,6.1.4 TCP、UDP数据包基本格式,6.1.5 Socket,Socket是网络驱动层提供给应用程序的接口和一种机制，通过一种绑定机制与驱动程序建立关系，包含IP和Port信息 发送数据时，应用程序将数据交给Socket，由Socket交给驱动程序向网络上发送 接收数据时，计算机从网络上收到与该Socket绑定的IPProt相关的数据后，由驱动程序交给Socket，应用程序可从Socket中提取数据,6.1.6 J包,Java分别为UDP和TCP提

24、供了相应的编程类，这些类放在包中，与UDP对应的是DatagramSocket，与TCP对应的是ServerSocket（用于服务器端）和Socket（用于客户端）,InetAddress,InetAddress是用于表示计算机地址的一个类 InetAddress的getByName(String host)方法可根据条件返回一个InetAddress的实例 InetAddress的getHostAddress()可返回 IP 地址字符串,6.3UDP网络程序,6.3.1 数据报通信的概述 6.3.2 DatagramSocket的构造方法 6.3.3 关闭Socket 6.3.4 Datag

25、ramPacket的构造方法 6.3.5 数据的发送和接收 6.3.6 数据报通信的注意点,6.3.1 数据报通信的概述,DatagramSocket 和DatagramPacket DatagramSocket 好比一个港口，应用程序只要把装着数据的“集装箱”放到港口上就算完成了数据的发送，剩下的工作由驱动程序完成 DatagramPacket 就是存放数据的集装箱,6.3.2 DatagramSocket的构造方法,DatagramSocket的构造方法： public DatagramSocket() throws SocketException 使用该构造方法创建DatagramSoc

26、ket对象时未指定端口号，系统会自动分配一个还没有被使用的端口号，用于编写发送程序,6.3.2 DatagramSocket的构造方法,Public DatagramSocket(int port) throws SocketException 使用该构造方法创建DatagramSocket对象时指定一个端口号，用于编写接受程序 Public DatagramSocket(int port，InetAddress laddr) throws SocketException 使用该构造方法创建DatagramSocket对象时除了指定一个端口号外，还指定了IP地址，适用于由多块网卡的情况，用于编

27、写接受程序,6.3.3 关闭Socket,但不再使用某个Socket时，应该调用DatagramSocket.close（）方法关闭这个Socket，释放端口号和其他资源,6.3.4 DatagramPacket的构造方法,public DatagramPacket(byte buf,int length) 使用该构造方法创建DatagramPacket对象时指定了数据包的内存空间和大小，接收数据时用 public DatagramPacket(byte buf,int length,InetAddress address,int port) 使用该构造方法创建DatagramPacket对象

28、时指定了数据包的内存空间和大小，以及数据包的目标地址和端口，发送数据时用,6.3.5 数据的发送和接收,发送数据： public void send(DatagramPacket p) throws IOException 接收数据 public void receive(DatagramPacket p) throws IOException,6.3.5 数据的发送和接收,DatagramPacket的getInetAddress()方法返回一个InetAddress实例对象 DatagramPacket的getPort()返回端口号,6.3.6 注意,UDP数据发送时不可靠的，数据可能在传

29、输过程中丢失 必须先运行UDP接收程序，再运行发送程序 UDP接收程序运行到receive方法时将阻塞，直到网络上有数据到来，如果网络上没有数据发送过来，receive方法也没有阻塞，那么通常情况是使用了一个被其他程序占用的端口号,6.4 TCP网络程序,6.4.1 TCP概述 6.4.2 ServerSocket的构造方法 6.4.3 Socket的构造方法 6.4.5 TCP服务器和客户端的连接 6.4.6 完善TCP程序,6.4.1 TCP概述,使用UDP通信的两个程序没有主次之分 使用TCP进行通信的两个程序有主次之分，一个是服务器程序，一个是客户端程序,6.4.1 TCP概述,服务器

30、端与客户端的交互过程 服务器程序创建一个ServerSocket，然后调用accept方法等待客户来连接 客户端程序创建一个Socket，并请求与服务器建立连接 服务器接受客户的连接请求，并创建一个薪的Socket与该客户建立专线连接 刚才建立了连接的两个Socket在一个单独的线程（由服务器程序创建）上对话 服务器开始等待新的连接请求,6.4.2 ServerSocket的构造方法,public ServerSocket() throws IOException 未与任何端口号绑定，不能被直接使用，需要继续调用bind方法才能完成和其他构造方法一样的功能 public ServerSocke

31、t(int port) throws IOException 创建对象时就将ServerSocket和端口号绑定，如果port为0，则系统会自动分配一个未被使用的端口号，但由于作为服务器程序，端口号必须事先指定，其他的客户端程序才能与之连接，所以prot指定为0的情况一般不被使用,6.4.2 ServerSocket的构造方法,public ServerSocket(int port,int backlog) throws IOException 在第二个构造方法的基础上，根据backlog参数指定，在服务器忙时，可以与之保持连接请求的等待客户数据量 public ServerSocket(i

32、nt port,int backlog,InetAddress bindAddr) throws IOException 在第三个构造方法的基础上，根据bindAddr指定IP地址，适用于多个网卡的情况,6.4.2 ServerSocket的构造方法,public Socket() 创建的Socket对象不与任何服务器建立连接，不能被直接使用，需调用connect方法才能完成和其他构造方法一样的功能,6.4.3 Socket的构造方法,public Socket(String host,int port) throws UnknownHostException,IOException publ

33、ic Socket(InetAddress address,int port) throws IOException 这两个构造方法创建Socket对象后，会根据参数连接在特定地址和端口上运行的服务器程序，其中host为主机名，address为IP地址,6.4.3 Socket的构造方法,public Socket(String host,int port,InetAddress localAddr,int localPort) throws IOException public Socket(InetAddress address,int port,InetAddress localAddr

34、,int localPort) throws IOException 这两个构造方法在前两个构造方法的基础上还指定了本地Socket所绑定的IP地址和端口号，由于客户端的IP地址和端口号选择并不重要，所以一般情况下不使用这两个构造方法,6.4.4 TCP服务器和客户端的连接,服务器端调用ServerSocket.accept方法等待客户的连接请求，一旦accept接收了客户的连接请求，该方法将返回一个与该客户建立了专线连接的Socket对象 当客户端和服务器端的两个Socket建立了专线连接后，连接的一段能向另一端连续写入字节，也能从另一端连续读入字节，即建立了专线连接的两个Socket是以I

35、O流的方式进行数据交换的，java提供了Socket.getInputStream方法返回Socket的输入流对象，Socket.OutputStream方法返回Socket的输出流对象。 只要连接的一端向该输出流对象写入了数据，连接的另一段就能从其输入流对象中读取这些数据,6.4.5 完善的TCP服务器程序,能接收多个客户的连接请求，为每个客户连接创建一个单独的线程与客户进行对话 思路： 1.一次accept方法只接收一个连接，所以accept方法需放置一个循环中，这样才能接收多个连接 2.每个连接的数据交换代码也放在一个循环中，保证两者能够不停地交换数据 3.每个连接的数据交换代码，必须放在独立的线程中运行，否则在这段代码运行期间无法执行其他的程序代码，accept方法也就得不到调用，新的连接无法进入,