JavaSE——异常、泛型及反射type
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异常
概述
Java代码在运行时期发生的问题就是异常。
在Java中，把异常信息封装成了一个类，当出现问题时，就会创建异常类对象并抛出异常相关的信息（如异常出现的位置、原因等），例如数组角标越界异常（ArrayIndexOutOfBoundsException）、空指针异常（NullPointerException）。
注意事项
- 如果对发生的异常一直不处理，程序不再继续执行
- 如果对发生的异常进行try,catch，此时发生了异常，try下的代码不会执行，此异常会被catch捕获，同时程序继续执行
继承体系
Throwable：它是所有错误与异常的超类（祖宗类）
|- Error：错误
|- Exception：编译期异常，编译Java程序时出现的问题
|- RuntimeException：运行期异常, Java程序运行过程中出现的问题
异常与错误的区别
- 异常
- 指程序在编译、运行期间发生了某种异常(XxxException)，可以对异常进行具体的处理
- 若不处理异常，程序将会结束运行
- 错误
- 指程序在运行期间发生了某种错误(XxxError)，Error错误通常没有具体的处理方式，程序将会结束运行
- Error错误的发生往往都是系统级别的问题，都是JVM所在系统发生的，并反馈给JVM的
- 无法针对处理，只能修正代码。
异常对象的产生原因和处理方式
异常对象的产生原因
- 工具类
- 测试类
原因分析：
- 由于没找到4索引，导致运行时发生了异常；这个异常JVM认识：ArrayIndexOutOfBoundsException，这个异常Java本身有描述：异常的名称、异常的内容、异常的产生位置，Java将这些信息直接封装到异常对象中：new ArrayIndexOutOfBoundsException(4);
- throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(4);产生异常对象，JVM将产生的异常抛给调用者main()方法
- main()方法接收到了数组索引越界异常对象；由于main()方法并没有进行处理异常，main()方法就会继续把异常抛给调用者JVM，当JVM收到异常后，将异常对象中的名称、异常内容、位置都显示在就控制台上，同时让程序立刻终止
异常的处理方式
JVM的默认处理方式：
- 把异常的名称,原因,位置等信息输出在控制台，同时会结束程序
- 一旦有异常发生，其后来的代码不能继续执行
解决程序中异常的手动方式：
- 编写处理代码try...catch...finally
- 抛出throws
throw关键字
方法内部抛出对象
在jJava中，提供了一个throw关键字，它用来抛出一个指定的异常对象。
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。
使用throw关键字的具体操作：
- 创建一个异常对象。封装一些提示信息（信息可以自己编写）
- 通过关键字throw将这个异常对象告知给调用者：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
throw关键字使用格式：
案例演示
- 工具类，提供获取数组指定索引处的元素值
- 测试类
方法声明异常
声明即将问题标识出来，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，那么必须通过throws进行声明，让调用者去处理。
声明异常格式：
注意：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。
try...catch
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。
捕获异常格式：
格式说明：
- 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
- 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
- try...catch...处理掉异常后，程序可以继续执行
多catch处理
- try catch finally组合：检测异常，并传递给catch处理，并在finally中进行资源释放
- try catch组合：对代码进行异常检测，并对检测的异常传递给catch处理，对异常进行捕获处理
- 一个try多个catch组合：对代码进行异常检测，并对检测的异常传递给catch处理，对每种异常信息进行不同的捕获处理
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。
- try finally 组合: 对代码进行异常检测，检测到异常后因为没有catch，所以一样会被默认JVM抛出，异常是没有捕获处理的，但是功能所开启资源需要进行关闭，所有finally只为关闭资源
注意：在捕获异常处理中，变量也是有作用域的，如可以定义多个catch中异常变量名为e。
多catch处理细节
多个catch小括号中，写的是异常类的类名，有顺序关系。
- 平级异常：抛出的异常类之间,没有继承关系,没有顺序
- 上下级关系的异常：越高级的父类,越写在下面
finally代码块
- finally的特点：被finally控制的语句体一定会执行
- finally的作用：无论程序是否有异常出现，程序必须执行释放资源，在IO流操作和数据库操作中会见到
运行时期异常的特点
运行时期异常的概述：
- RuntimeException和他的所有子类异常,都属于运行时期异常
- NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException等都属于运行时期异常
运行时期异常的特点：
- 方法中抛出运行时期异常，方法定义中无需throws声明，调用者也无需处理此异常
- 运行时期异常一旦发生，需要程序人员修改源代码
运行异常的案例
计算圆的面积案例：定义方法，计算圆形的面积，传递参数0，或者负数，计算的时候没有问题；但是，违反了真实情况，参数小于等于0时停止程序，不要在计算了。
数组索引越界案例：使用数组中不存在的索引。
方法重写时的异常处理
- 子类覆盖父类方法时，如果父类的方法声明异常，子类只能声明父类异常或者该异常的子类，或者不声明
- 当父类方法声明多个异常时，子类覆盖时只能声明多个异常的子集
- 当被覆盖的方法没有异常声明时，子类覆盖时无法声明异常的
父类中会存在下列这种情况，接口也有这种情况，接口中没有声明异常，而实现的子类覆盖方法时发生了异常时，无法进行throws声明，只能catch的捕获；万一问题处理不了，则在catch中继续throw抛出，但是只能将异常转换成RuntimeException子类抛出。
Throwable类方法
常见方法：
- getMessage()方法：返回该异常的详细信息字符串，即异常提示信息
- toString()方法：返回该异常的名称与详细信息字符串
- printStackTrace()方法：在控制台输出该异常的名称与详细信息字符串、异常出现的代码位置
自定义异常
定义
阅读源码可以发现：每个异常中都调用了父类的构造方法，把异常描述信息传递给了父类，让父类帮我们进行异常信息的封装。
格式：
- 自定义异常继承Exception
- 自定义异常继承RuntimeException
案例
在Person类的有参数构造方法中，进行年龄范围的判断，若年龄为负数或大于200岁，则抛出NoAgeException异常，异常提示信息“年龄数值非法”。
要求：在测试类中，调用有参数构造方法，完成Person对象创建，并进行异常的处理。
- 自定义异常类
- Person类
- 测试类
关于构造方法抛出异常总结：
- 继承Exception，必须要throws声明，一声明就告知调用者进行捕获，一旦问题处理了调用者的程序会继续执行
- 继承RuntimeExcpetion，不需要throws声明，这时调用是不需要编写捕获代码的，因为调用根本就不知道有问题，一旦发生NoAgeException，调用者程序会停掉，并有JVM将信息显示到屏幕，让调用者看到问题，修正代码
子父类异常注意事项
父类的方法如果抛出异常，子类重写后可以不抛出异常，也可以抛出异常，但是如果子类要抛，抛出的异常不能大于父类的异常，大于指的是继承关系。
父类的方法没有异常抛出，子类重写后也不能抛出异常，如果子类中调用了抛出异常的方法，只能try..catch处理。
泛型
引入
在学习集合时，已经知道集合中是可以存放任意对象的，只要把对象存储集合后，那么这时他们都会被提升成Object类型。
当取出每一个对象，并且进行相应的操作，这时必须采用类型转换。
定义和使用
伪泛型
泛型只在编译时存在，编译后就被擦除，在编译之前就可以限制集合的类型。
例如：
编译后：
泛型类
定义格式
例如，API中的ArrayList集合：
使用格式：创建对象时，确定泛型的类型。
例如：
此时，变量E的值就是String类型：
例如：
此时，变量E的值就是Integer类型：
泛型方法
定义格式：
泛型方法的使用：
使用格式：调用方法时，确定泛型的类型。
使用格式：调用方法时，确定泛型的类型
此时，变量T的值就是String类型。变量T，可以与定义集合的泛型不同：
例如：
此时，变量T的值就是Integer类型，变量T，可以与定义集合的泛型不同：
泛型接口
泛型好处
- 将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败
- 避免了类型强转的麻烦
泛型通配符
泛型限定
类加载器
类的加载
当程序要使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过加载，连接，初始化三步来实现对这个类进行初始化。
- 加载就是指将class文件读入内存，并为之创建一个Class对象；任何类被使用时系统都会建立一个Class对象
- 连接
- 验证：是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致
- 准备：负责为类的静态成员分配内存，并设置默认初始化值
- 解析：将类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用
- 初始化就是之前的初始化步骤（new 对象）；简单的说就是：把.class文件加载到内存里，并把这个.class文件封装成一个Class类型的对象
类的加载时机
以下的情况，会加载这个类：
- 创建类的实例
- 类的静态变量，或者为静态变量赋值
- 类的静态方法
- 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象
- 初始化某个类的子类
- 直接使用java.exe命令来运行某个主类
类加载器
类加载器负责将.class文件加载到内在中，并为之生成对应的Class对象。
- Bootstrap ClassLoader：根类加载器，也被称为引导类加载器，负责Java核心类的加载，比如System,String等，在JDK中JRE的lib目录下rt.jar文件中
- Extension ClassLoader：扩展类加载器，负责JRE的扩展目录中jar包的加载，在JDK中JRE的lib目录下ext目录
- System ClassLoader：系统类加载器，负责在JVM启动时加载来自Java命令的class文件，以及classpath环境变量所指定的jar包和类路径；一般用的是System ClassLoader系统类加载器
反射
定义
射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为Java语言的反射机制。
反射技术：
- 条件：运行状态
- 已知：一个类或一个对象（根本是已知.class文件）
- 结果：得到这个类或对象的所有方法和属性
注：要想解剖一个类，必须先要获取到该类的字节码文件对象，而解剖使用的就是Class类中的方法，所以先要获取到每一个字节码文件对应的Class类型的对象。
Class类
要想解剖一个类，必须先了解Class对象。
阅读Class类的API得知，Class类没有公共构造方法，Class对象是在加载类时由Java虚拟机以及通过调用类加载器中的defineClass方法自动构造的。
得到Class对象有三个方法：
- 通过Object类中的getClass()方法
- 通过 类名.class 获取到字节码文件对象（任意数据类型都具备一个class静态属性,看上去要比第一种方式简单）
- 通过Class类中的方法（将类名作为字符串传递给Class类中的静态方法forName即可）
注意：第三种和前两种的区别是：前两种必须明确Person类型，后面是指定这种类型的字符串就行；这种扩展更强，不需要知道类，只提供字符串，按照配置文件加载就可以了。
Class类型的唯一性：因为一个.class文件在内存里只生成一个Class对象，所以无论那一种方法得到Class对象，得到的都是同一个对象。
通过反射获取无参构造方法并使用
- 得到无参构造方法
- 运行无参构造方法
通过反射获取有参构造方法并使用
- 得到有参的构造方法
- 运行无参构造方法
通过反射获取有参构造方法并使用快捷方式
使用的前提：类有空参的公共构造方法。（如果是同包，默认权限也可以）。
使用的基础：
通过反射获取私有构造方法并使用
- 得到私有的构造方法
- 运行私有构造方法
注意：不推荐，破坏了程序的封装性、安全性。
反射获取成员变量并改值
- 获取成员变量
- 得到公共的成员变量
- 得到所有的成员变量（包括私有的要先进行public void setAccessible(boolean flag)设置）
- 修改成员变量（Field）的值
- 修改公共的成员变量
反射获取空参数成员方法并运行
- 获取空参数成员方法
- 得到公共的成员方法
- 得到全部的成员方法（包括私有的，如果要使用私有成员方法，要先进行public void setAccessible(boolean flag)设置）
- 使用Method方法对象
反射获取有参数成员方法并运行
- 获取有参数成员方法
- 得到公共的成员方法
- 得到全部的成员方法（包括私有的，如果要使用私有成员方法，要先进行public void setAccessible(boolean flag)设置）
- 使用Method方法对象
反射泛型擦除
例如：在泛型为String的集合里，添加Integer的数据。
能用泛型擦除的理论：在编译后的.class文件里面是没有泛型的，类型为Object（伪泛型），用反射的方法绕过编译，得到Class文件对象，直接调用add方法。
反射通过配置文件来决定运行的步骤
操作依据：通过配置文件得到类名和要运行的方法名，用反射的操作类名得到对象和调用方法。
实现步骤：
- 准备配置文件，键值对
- IO流读取配置文件Reader
- 文件中的键值对存储到集合中，集合保存的键值对就是类名和方法名
- 反射获取指定类的class文件对象
- class文件对象,获取指定的方法
- 运行方法
配置文件：
- 作者:青山🌊
- 链接:http://cxuan.me/article/java-se-exception-generics-reflect
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