Java异常机制是什么

一、异常的关键字：

一般来说，异常的关键字有：try、catch、finally、throw、throws。

网上的资料对这几个关键字是这样解释的：

try： Opening exception-handling statement.

catch： Captures the exception.

finally： Runs its code before terminating the program.

throws: Lists the exceptions a method could throw.

Throw: Transfers control of the method to the exception handler.

try语句

try语句用大括号{}指定了一段代码，该段代码可能会抛弃一个或多个例外。

catch语句

catch语句的参数类似于方法的声明，包括一个例外类型和一个例外对象。例外类型必须为Throwable类的子类，它指明了catch语句所处理的例外类型，例外对象则由运行时系统在try所指定的代码块中生成并被捕获，大括号中包含对象的处理，其中可以调用对象的方法。

catch语句可以有多个，分别处理不同类的例外。Java运行时系统从上到下分别对每个catch语句处理的例外类型进行检测，直到找到类型相匹配的catch语句为止。这里，类型匹配指catch所处理的例外类型与生成的例外对象的类型完全一致或者是它的父类，因此，catch语句的排列顺序应该是从特殊到一般。也可以用一个catch语句处理多个例外类型，这时它的例外类型参数应该是这多个例外类型的父类，程序设计中要根据具体的情况来选择catch语句的例外处理类型。

finally语句

try所限定的代码中，当抛弃一个例外时，其后的代码不会被执行。通过finally语句可以指定一块代码。无论try所指定的程序块中抛弃或不抛弃例外，也无论catch语句的例外类型是否与所抛弃的例外的类型一致，finally所指定的代码都要被执行，它提供了统一的出口。通常在finally语句中可以进行资源的清除工作。如关闭打开的文件等。

throws语句

throws总是出现在一个函数头中，用来标明该成员函数可能抛出的各种异常。对大多数Exception子类来说，Java 编译器会强迫你声明在一个成员函数中抛出的异常的类型。如果异常的类型是Error或 RuntimeException， 或它们的子类，这个规则不起作用， 因为这在程序的正常部分中是不期待出现的。 如果你想明确地抛出一个RuntimeException，你必须用throws语句来声明它的类型

throw语句

throw总是出现在函数体中，用来抛出一个异常。程序会在throw语句后立即终止，它后面的语句执行不到，然后在包含它的所有try块中(可能在上层调用函数中)从里向外寻找含有与其匹配的catch子句的try块。我爱编程网

其实，我个人觉得，简单的来说：throws与throw从拼写上只相差一个s，但是功能、作用上有很大的区别。throws用于在方法和类处声明可能抛出的所有异常信息。throw而throw就是单个语句抛出异常，是指抛出的一个具体的异常类型，使用在方法(类)的内部。

如：

………………………………………………………………………………………………………

public class showUI throws Exception(){

public void tbstudy throws Exception(){

****;//

try{

/* 这里是要处理的异常 */

}

Catch(Exception of){

System.out.println(of);//打印出异常

}

}

｝

………………………………………………………………………………………………………

throws通常不用显示的捕获异常，可由系统自动将所有捕获的异常信息抛给上级方法(即调用该方法或类的所有地方);

throw则需要用户自己捕获相关的异常，而后再对其进行相关处理(如打印异常的地方，类型等)，最后将处理后的异常信息抛出。

他们对异常处理方式也不同.throws对异常不处理,谁调用谁处理,throws的Exception的取值范围要大于方法内部异常的最大范围,而cathch的范围又要大于throws的Exception的范围;throw 主动抛出自定义异常类对象。

二、异常继承体系

异常的继承结构

三、java处理异常方式

在java代码中如果发生异常，jvm(java虚拟机)会抛出异常对象，导致程序代码中断，这个时候jvm在做的操作就是：创建异常对象，然后抛出，比如：

1.int i= 1;

2.int j = 0;

3.int res = 0;

4.res = i/j;//除0错误

5.System.out.println(res);

这5句代码运行到第四句会中断，因为jvm抛出了异常

2.throw的作用：手动抛出异常。有时候有些错误在jvm看来不是错误，比如：

1. int age = 0;

2. age = -100;

3.System.out.println(age);

很正常的整形变量赋值，但是在我们眼中看来就不正常，谁的年龄会是负的呢?!所以我们需要自己手动引发异常，这就是throw的作用

int age = 0;

age = -100;

if(age<0){

Exception e = new Exception(); //创建异常对象

throw e; //抛出异常

}

System.out.println(age);

java中的异常机制

异常机制是指当程序出现错误后，程序如何处理。具体来说，异常机制提供了程序退出的安全通道。当出现错误后，程序执行的流程发生改变，程序的控制权转移到异常处理器。

传统的处理异常的办法是，函数返回一个特殊的结果来表示出现异常(通常这个特殊结果是大家约定俗称的)，调用该函数的程序负责检查并分析函数返回的结果。这样做有如下的弊端：例如函数返回-1代表出现异常，但是如果函数确实要返回-1这个正确的值时就会出现混淆;可读性降低，将程序代码与处理异常的代码混叠在一起;由调用函数的程序来分析错误，这就要求客户程序员对库函数有很深的了解。

在使用File类的方法时，如正在将U盘里面的照片复制到电脑里时，有人将U盘拔掉了。这时我们的复制程序就会出错，即抛出异常。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或者创建文件时已有同名文件存在，文件内容损坏，网络不可用...)时，JAVA就会用异常对象来描述。

异常情况通常有三大类：

(1)检查性异常:java.lang.Exception

(2)运行期异常:java.lang.RuntimeException

(3)错误:java.lang.Error

它们都是java.lang.Throwable类的子孙类。如右图：

Throwable 类是 Java 语言中所有错误和异常类的父类，对于具体的异常，不应该使用Throwable类，而应该使用其他三者之一。

检查性异常------程序正确，但因为外在的环境条件不满足引发。例如：用户错误及I/O问题----程序试图打开一个并不存在的远程Socket端口。这不是程序本身的逻辑错误，而很可能是远程机器名字错误(用户拼写错误)。对商用软件系统，程序开发者必须考虑并处理这个问题。JAVA编译器强制要求处理这类异常，如果不捕获这类异常，程序将不能被编译。

运行期异常------这意味着程序存在bug，如数组越界，0被除，入参不满足规范.....这类异常需要更改程序来避免，JAVA编译器强制要求处理这类异常。用来表示设计或实现方面的问题，如数组越界等。因为设计和实现正确的程序不会引发这类异常，所以常常不处理它。发生这类异常时，运行时环境会输出一条信息，提示用户修正错误。

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，但一般更可能源于环境问题，如内存耗尽。错误在程序中无须处理，而有运行环境处理。Error表示很难恢复的错误，如内存越界。一般不期望用户程序来处理，即使程序员有能力处理这种错误，也还是交给系统处理为好。

一、Java语言特点

Java是一种跨平台，适合于分布式计算环境的面向对象编程语言。

具体来说，它具有如下特性：

简单性、面向对象、分布式、解释型、可靠、安全、平台无关、可移植、高性能、多线程、动态性等。

下面我们将重点介绍Java语言的面向对象、平台无关、分布式、多线程、可靠和安全等特性。

1.面向对象

面向对象其实是现实世界模型的自然延伸。现实世界中任何实体都可以看作是对象。对象之间通过消息相互作用。另外，现实世界中任何实体都可归属于某类事物，任何对象都是某一类事物的实例。如果说传统的过程式编程语言是以过程为中心以算法为驱动的话，面向对象的编程语言则是以对象为中心以消息为驱动。用公式表示，过程式编程语言为：程序=算法+数据;面向对象编程语言为：程序=对象+消息。

所有面向对象编程语言都支持三个概念：封装、多态性和继承，Java也不例外。现实世界中的对象均有属性和行为，映射到计算机程序上，属性则表示对象的数据，行为表示对象的方法(其作用是处理数据或同外界交互)。所谓封装，就是用一个自主式框架把对象的数据和方法联在一起形成一个整体。可以说，对象是支持封装的手段，是封装的基本单位。Java语言的封装性较强，因为Java无全程变量，无主函数，在Java中绝大部分成员是对象，只有简单的数字类型、字符类型和布尔类型除外。而对于这些类型，Java也提供了相应的对象类型以便与其他对象交互操作。

多态性就是多种表现形式，具体来说，可以用“一个对外接口，多个内在实现方法”表示。举一个例子，计算机中的堆栈可以存储各种格式的数据，包括整型，浮点或字符。不管存储的是何种数据，堆栈的算法实现是一样的。针对不同的数据类型，编程人员不必手工选择，只需使用统一接口名，系统可自动选择。运算符重载(operatoroverload)一直被认为是一种优秀的多态机制体现，但由于考虑到它会使程序变得难以理解，所以Java最后还是把它取消了。

继承是指一个对象直接使用另一对象的属性和方法。事实上，我们遇到的很多实体都有继承的含义。例如，若把汽车看成一个实体，它可以分成多个子实体，如：卡车、公共汽车等。这些子实体都具有汽车的特性，因此，汽车是它们的“父亲”，而这些子实体则是汽车的“孩子”。Java提供给用户一系列类(class)，Java的类有层次结构，子类可以继承父类的属性和方法。与另外一些面向对象编程语言不同，Java只支持单一继承。

2�平台无关性

Java是平台无关的语言是指用Java写的应用程序不用修改就可在不同的软硬件平台上运行。平台无关有两种：源代码级和目标代码级。C和C++具有一定程度的源代码级平台无关，表明用C或C++写的应用程序不用修改只需重新编译就可以在不同平台上运行。

Java主要靠Java虚拟机(JVM)在目标码级实现平台无关性。JVM是一种抽象机器，它附着在具体操作系统之上，本身具有一套虚机器指令，并有自己的栈、寄存器组等。但JVM通常是在软件上而不是在硬件上实现。(目前，SUN系统公司已经设计实现了Java芯片，主要使用在网络计算机NC上。

另外，Java芯片的出现也会使Java更容易嵌入到家用电器中。)JVM是Java平台无关的基础，在JVM上，有一个Java解释器用来解释Java编译器编译后的程序。Java编程人员在编写完软件后，通过Java编译器将Java源程序编译为JVM的字节代码。任何一台机器只要配备了Java解释器，就可以运行这个程序，而不管这种字节码是在何种平台上生成的。另外，Java采用的是基于IEEE标准的数据类型。通过JVM保证数据类型的一致性，也确保了Java的平台无关性。

Java的平台无关性具有深远意义。首先，它使得编程人员所梦寐以求的事情(开发一次软件在任意平台上运行)变成事实，这将大大加快和促进软件产品的开发。其次Java的平台无关性正好迎合了“网络计算机”思想。如果大量常用的应用软件(如字处理软件等)都用Java重新编写，并且放在某个Internet服务器上，那么具有NC的用户将不需要占用大量空间安装软件，他们只需要一个

Java解释器，每当需要使用某种应用软件时，下载该软件的字节代码即可，运行结果也可以发回服务器。目前，已有数家公司开始使用这种新型的计算模式构筑自己的企业信息系统。

3�分布式

分布式包括数据分布和操作分布。数据分布是指数据可以分散在网络的不同主机上，操作分布是指把一个计算分散在不同主机上处理。

Java支持WWW客户机/服务器计算模式，因此，它支持这两种分布性。对于前者，Java提供了一个叫作URL的对象，利用这个对象，你可以打开并访问具有相同URL地址上的对象，访问方式与访问本地文件系统相同。对于后者，Java的applet小程序可以从服务器下载到客户端，即部分计算在客户端进行，提高系统执行效率。

Java提供了一整套网络类库，开发人员可以利用类库进行网络程序设计，方便得实现Java的分布式特性。

4�可靠性和安全性

Java最初设计目的是应用于电子类消费产品，因此要求较高的可靠性。Java虽然源于C++，但它消除了许多C++不可靠因素，可以防止许多编程错误。首先，Java是强类型的语言，要求显式的方法声明，这保证了编译器可以发现方法调用错误，保证程序更加可靠;其次，Java不支持指针，这杜绝了内存的非法访问;第三，Java的自动单元收集防止了内存丢失等动态内存分配导致的问题;第四，Java解释器运行时实施检查，可以发现数组和字符串访问的越界，最后，Java提供了异常处理机制，程序员可以把一组错误代码放在一个地方，这样可以简化错误处理任务便于恢复。

由于Java主要用于网络应用程序开发，因此对安全性有较高的要求。如果没有安全保证，用户从网络下载程序执行就非常危险。Java通过自己的安全机制防止了病毒程序的产生和下载程序对本地系统的威胁破坏。当Java字节码进入解释器时，首先必须经过字节码校验器的检查，然后，Java解释器将决定程序中类的内存布局，随后，类装载器负责把来自网络的类装载到单独的内存区域，避免应用程序之间相互干扰破坏。最后，客户端用户还可以限制从网络上装载的类只能访问某些文件系统。

上述几种机制结合起来，使得Java成为安全的编程语言。

5�多线程

线程是操作系统的一种新概念，它又被称作轻量进程，是比传统进程更小的可并发执行的单位。

C和C++采用单线程体系结构，而Java却提供了多线程支持。

Java在两方面支持多线程。一方面，Java环境本身就是多线程的。若干个系统线程运行负责必要的无用单元回收，系统维护等系统级操作;另一方面，Java语言内置多线程控制，可以大大简化多线程应用程序开发。Java提供了一个类Thread，由它负责启动运行，终止线程，并可检查线程状态。Java的线程还包括一组同步原语。这些原语负责对线程实行并发控制。利用Java的多线程编程接口，开发人员可以方便得写出支持多线程的应用程序，提高程序执行效率。必须注意地是，Java的多线程支持在一定程度上受运行时支持平台的限制。例如，如果操作系统本身不支持多线程，Java的多线程特性可能就表现不出来。

二、Java小程序和应用程序

用Java可以写两种类型的程序：小程序(又叫JavaApplet)和应用程序(JavaApplication)。小程序是嵌入在HTML文档中的Java程序;而Java应用程序是从命令行运行的程序。对Java而言，Java小程序的大小和复杂性都没有限制。事实上，Java小程序有些方面比Java应用程序更强大。但是由于目前Internet通讯速度有限，因此大多数小程序规模较小。小程序和应用程序之间的技术差别在于运行环境。

Java应用程序运行在最简单的环境中，它的唯一外部输入就是命令行参数。另一方面，Java小程序则需要来自Web浏览器的大量信息：它需要知道何时启动，何时放入浏览器窗口，何处，何时激活关闭。由于这两种不同的执行环境，小程序和应用程序的最低要求不同。

由于WWW使小程序的发布十分便利，因此小程序更适合作为Internet上的应用程序。相反，非网络系统和内存较小的系统更适合用Java应用程序而较少用Java小程序实现。另外，Java应用程序也很容易以Internet为基础环境，事实上有些优秀的Java应用程序正是如此。

Java同步

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一、关键字：

thread(线程)、thread-safe(线程安全)、intercurrent(并发的)

synchronized(同步的)、asynchronized(异步的)、

volatile(易变的)、atomic(原子的)、share(共享)

二、总结背景：

一次读写共享文件编写，嚯，好家伙，竟然揪出这些零碎而又是一路的知识点。于是乎，Google和翻阅了《Java参考大全》、《Effective Java Second Edition》，特此总结一下供日后工作学习参考。

三、概念：

1、 什么时候必须同步?什么叫同步?如何同步?

要跨线程维护正确的可见性，只要在几个线程之间共享非 final 变量，就必须使用 synchronized(或 volatile)以确保一个线程可以看见另一个线程做的更改。

为了在线程之间进行可靠的通信，也为了互斥访问，同步是必须的。这归因于java语言规范的内存模型，它规定了：一个线程所做的变化何时以及如何变成对其它线程可见。

因为多线程将异步行为引进程序，所以在需要同步时，必须有一种方法强制进行。例如：如果2个线程想要通信并且要共享一个复杂的数据结构，如链表，此时需要

确保它们互不冲突，也就是必须阻止B线程在A线程读数据的过程中向链表里面写数据(A获得了锁，B必须等A释放了该锁)。

为了达到这个目的，java在一个旧的的进程同步模型——监控器(Monitor)的基础上实现了一个巧妙的方案：监控器是一个控制机制，可以认为是一个

很小的、只能容纳一个线程的盒子，一旦一个线程进入监控器，其它的线程必须等待，直到那个线程退出监控为止。通过这种方式，一个监控器可以保证共享资源在

同一时刻只可被一个线程使用。这种方式称之为同步。(一旦一个线程进入一个实例的任何同步方法，别的线程将不能进入该同一实例的其它同步方法，但是该实例

的非同步方法仍然能够被调用)。

错误的理解：同步嘛，就是几个线程可以同时进行访问。

同步和多线程关系：没多线程环境就不需要同步;有多线程环境也不一定需要同步。

锁提供了两种主要特性：互斥(mutual exclusion) 和可见性(visibility)。

互斥即一次只允许一个线程持有某个特定的锁，因此可使用该特性实现对共享数据的协调访问协议，这样，一次就只有一个线程能够使用该共享数据。

可见性要更加复杂一些，documents它必须确保释放锁之前对共享数据做出的更改对于随后获得该锁的另一个线程是可见的 —— 如果没有同步机制提供的这种可见性保证，线程看到的共享变量可能是修改前的值或不一致的值，这将引发许多严重问题

小结：为了防止多个线程并发对同一数据的修改，所以需要同步，否则会造成数据不一致(就是所谓的：线程安全。如java集合框架中Hashtable和

Vector是线程安全的。我们的大部分程序都不是线程安全的，因为没有进行同步，而且我们没有必要，因为大部分情况根本没有多线程环境)。

2、 什么叫原子的(原子操作)?

Java原子操作是指：不会被打断地的操作。(就是做到互斥 和可见性?!)

那难道原子操作就可以真的达到线程安全同步效果了吗?实际上有一些原子操作不一定是线程安全的。

那么，原子操作在什么情况下不是线程安全的呢?也许是这个原因导致的：java线程允许线程在自己的内存区保存变量的副本。允许线程使用本地的私有拷贝进

行工作而非每次都使用主存的值是为了提高性能(本人愚见：虽然原子操作是线程安全的，可各线程在得到变量(读操作)后，就是各自玩

弄自己的副本了，更新操作(写操作)因未写入主存中，导致其它线程不可见)。

那该如何解决呢?因此需要通过java同步机制。

在java中，32位或者更少位数的赋值是原子的。在一个32位的硬件平台上，除了double和long型的其它原始类型通常都

是使用32位进行表示，而double和long通常使用64位表示。另外，对象引用使用本机指针实现，通常也是32位的。对这些32位的类型的操作是原

子的。

这些原始类型通常使用32位或者64位表示，这又引入了另一个小小的神话：原始类型的大小是由语言保证的。这是不对的。java语言保证的是原始类型的表

数范围而非JVM中的存储大小。因此，int型总是有相同的表数范围。在一个JVM上可能使用32位实现，而在另一个JVM上可能是64位的。在此再次强

调：在所有平台上被保证的是表数范围，32位以及更小的值的操作是原子的。

3、 不要搞混了：同步、异步

举个例子：普通B/S模式(同步)AJAX技术(异步)

同步：提交请求->等待服务器处理->处理完返回 这个期间客户端浏览器不能干任何事

异步：请求通过事件触发->服务器处理(这是浏览器仍然可以作其他事情)->处理完毕

可见，彼“同步”非此“同步”——我们说的java中的那个共享数据同步(synchronized)

一个同步的对象是指行为(动作)，一个是同步的对象是指物质(共享数据)。

4、 Java同步机制有4种实现方式：(部分引用网上资源)

① ThreadLocal ② synchronized( ) ③ wait() 与 notify() ④ volatile

目的：都是为了解决多线程中的对同一变量的访问冲突

ThreadLocal

ThreadLocal 保证不同线程拥有不同实例，相同线程一定拥有相同的实例，即为每一个使用该变量的线程提供一个该变量值的副本，每一个线程都可以独立改变自己的副本，而不是与其它线程的副本冲突。

优势：提供了线程安全的共享对象

与其它同步机制的区别：同步机制是为了同步多个线程对相同资源的并发访问，是为了多个线程之间进行通信;而 ThreadLocal 是隔离多个线程的数据共享，从根本上就不在多个线程之间共享资源，这样当然不需要多个线程进行同步了。

volatile

volatile 修饰的成员变量在每次被线程访问时，都强迫从共享内存中重读该成员变量的值。而且，当成员变量发生变化时，强迫线程将变化值回写到共享内存。

优势：这样在任何时刻，两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值。

缘由：Java

语言规范中指出，为了获得最佳速度，允许线程保存共享成员变量的私有拷贝，而且只当线程进入或者离开同步代码块时才与共享成员变量的原

始值对比。这样当多个线程同时与某个对象交互时，就必须要注意到要让线程及时的得到共享成员变量的变化。而 volatile

关键字就是提示 VM ：对于这个成员变量不能保存它的私有拷贝，而应直接与共享成员变量交互。

使用技巧：在两个或者更多的线程访问的成员变量上使用 volatile 。当要访问的变量已在 synchronized 代码块中，或者为常量时，不必使用。

线程为了提高效率，将某成员变量(如A)拷贝了一份(如B)，线程中对A的访问其实访问的是B。只在某些动作时才进行A和B的同步，因此存在A和B不一致

的情况。volatile就是用来避免这种情况的。

volatile告诉jvm，它所修饰的变量不保留拷贝，直接访问主内存中的(读操作多时使用较好;线程间需要通信，本条做不到)

Volatile 变量具有 synchronized 的可见性特性，但是不具备原子特性。这就是说线程能够自动发现 volatile

变量的最新值。Volatile

变量可用于提供线程安全，但是只能应用于非常有限的一组用例：多个变量之间或者某个变量的当前值与修改后值

之间没有约束。

您只能在有限的一些情形下使用 volatile 变量替代锁。要使 volatile 变量提供理想的线程安全，必须同时满足下面两个条件：

对变量的写操作不依赖于当前值;该变量没有包含在具有其他变量的不变式中。

sleep() vs wait()

sleep是线程类(Thread)的方法，导致此线程暂停执行指定时间，把执行机会给其他线程，但是监控状态依然保持，到时后会自动恢复。调用sleep不会释放对象锁。

wait是Object类的方法，对此对象调用wait方法导致本线程放弃对象锁，进入等待此对象的等待锁定池，只有针对此对象发出notify方法(或notifyAll)后本线程才进入对象锁定池准备获得对象锁进入运行状态。

(如果变量被声明为volatile，在每次访问时都会和主存一致;如果变量在同步方法或者同步块中被访问，当在方法或者块的入口处获得锁以及方法或者块退出时释放锁时变量被同步。)