011_异常、泛型和集合框架

异常

• 异常代表程序出现的问题。

Java的异常体系

• Java.lang.Throwable
  • Error
  • Exception
    • RuntimeException
      • …
    • 其他异常…
• Error:代表的系统级别错误（属于严重问题），也就是说系统一旦出现问题，sun公司会把这些问题封装为Error对象给出来。
• Exception：叫异常：它代表的才是我们程序可能出现的问题，所以通常会用Exception以及它的孩子来封装程序出现的问题。
• 运行时异常：RuntimeException及其子类，编译阶段不会出现错误提醒，运行时出现的异常
• 编译时异常：“其他异常…” 编译阶段就会出现错误提醒的。
• 抛出异常（throws）
  • 在方法上使用throws关键字，可以将方法内部出现的异常抛出去给调用者处理。

方法 throws 异常1 ，异常2 ，异常3 ..{
       …
}

• 捕获异常（try…catch）
  • 直接捕获程序出现的异常。

try{
    // 监视可能出现异常的代码！
}catch(异常类型1 变量){
    // 处理异常
}catch(异常类型2 变量){
    // 处理异常
}...

异常的作用

• 异常使用来定位程序bug的关键信息。
• 可以作为方法内部的一种特殊返回值，以便通知上层调用者，方法的执行问题。

自定义异常

• Java无法为这个世界上全部的问题都提供异常类来代表， 如果企业自己的某种问题，想通过异常来表示，以便用异常来管理该问题，那就需要自己来定义异常类了。
• 自定义运行时异常
  • 定义一个异常继承RuntimeException。
  • 重写构造器。
  • 通过 throw new 异常类(xxx)来创建异常对象抛出
  • 特点：编译阶段不报错，运行时才可能出现，提醒不属于激进型。
• 自定义编译时异常
  • 定义一个异常继承Exception。
  • 重写构造器。
  • 通过 throw new 异常类(xxx)创建异常对象并抛出。
  • 特点：编译阶段就报错，提醒比较激进。

异常的处理方案

1. 方案一：底层异常层层往上抛出，最外层捕获异常，记录下异常信息，并响应适合用户观看的信息进行提示。
2. 方案二：最外层捕获异常后，尝试重新修复。

异常的两种处理方式

• 抛出异常（throws）

方法 throws 异常1 ，异常2 ，异常3 ..{
       …
}

• 捕获异常（try…catch）

try{
    // 监视可能出现异常的代码！
}catch(异常类型1 变量){
    // 处理异常
    
}catch(异常类型2 变量){
    // 处理异常
}...

泛型

• 定义类、接口、方法是，同时声明了一个或多个类型变量（如：）
  • 称为泛型类、泛型接口、泛型方法，它们统称为泛型。

public class ArrayList<E>{
    . . .
}

• 作用：泛型提供了在编译阶段约束所能操作的数据类型，并自动进行检查的能力. 这样可以避免强制类型转换，及其可能出现的异常。
• 泛型的本质：把具体的数据类型作为参数给类型变量。

泛型类

修饰符 class 类名<类型变量，类型变量，…> { 
}

• 类型变量建议用大写的英文字母，常用的有：E、T、K、V 等

泛型接口

修饰符 interface 接口名<类型变量，类型变量，…> { 
}

泛型方法、通配符和上下限

• 泛型方法

修饰符 <类型变量，类型变量，…>  返回值类型 方法名(形参列表) { 
 }

• 通配符
  • 就是 “?”,可以在 “使用泛型” 的时候代表一切类型; E T K V 是在定义泛型的时候使用。
• 泛型的上下限：
  • 泛型上限：? extends Car: ? 能接收的必须是Car或者其子类 。
  • 泛型下限：? super Car：? 能接收的必须是Car或者其父类。

泛型支持的类型

• 泛型不支持基本数据类型，只能支持对象类型（引用数据类型）。
  • 可以使用基本数据类型的包装类。

集合框架

• 集合是一种容器，用来装数据的，类似于数组，但集合的大小可变，开发中也非常常用。

集合体系结构

• Collection 代表单列集合，每个元素（数据）只包括一个值。
• Map 代表双列集合，每个元素包含两个值(键值对)。

Collection

• Collection
  • List
    • ArrayList
    • LinkedList
  • Set
    • HashSet
      • LinkedHashSet
    • TreeSet
• Collection集合特点
  • List系列集合：添加的元素是有序、可重复、有索引。
    • ArrayList、LinekdList:有序、可重复、无索引。
  • Set系列集合：添加的元素是无序、不重复、无索引。
    • HashSet：无序、不重复、无索引。
    • LinkedHashSet：有序、不重复、无索引。
    • TreeSet:按照大小默认升序排序、不重复、无索引。

Collection集合

• Collection是单列集合的祖宗，它规定的方法（功能）是全部单列集合都会继承的。

Collection的遍历方式

1. 迭代器遍历
   • 迭代器是用来遍历集合的专用方式(数组没有迭代器)，在Java中迭代器的代表是Iterator。

• Iterator迭代器中的常用方法

2. 增强 for 循环

• 增强for可以用来遍历集合或者数组
• 增强for遍历集合，本质就是迭代器遍历集合的简化写法。

for (元素的数据类型 变量名 : 数组或者集合) {
}

3. Lambda表达式

• JDK 8开始的新技术Lambda表达式，提供了一种更简单、更直接的方式来遍历集合。

Collection<String> lists = new ArrayList<>();
...
lists.forEach(new Consumer<String>() {
    @Override
    public void accept(String s) {
        System.out.println(s);
        }
});

• 简化

Collection<String> lists = new ArrayList<>();
...
lists.forEach(s -> {
    System.out.println(s);
});
//  lists.forEach(s -> System.out.println(s));

认识并发修改异常问题

• 遍历集合的同时又存在增删集合元素的行为时可能出现业务异常，这种现象被称之为并发修改异常问题。

解决并发修改异常问题的方案

• 如果集合支持索引，可以使用for循环遍历，每删除数据后做 i–；或者可以倒着遍历。
• 可以使用迭代器遍历，并用迭代器提供的删除方法删除数据。
• 增强for循环/Lambda遍历均不能解决并发修改异常问题，因此增它们只适合做数据的遍历，不适合同时做增删操作。

List集合

• ArrayList和LinkedList，底层实现不同,适应的场景不同。

List集合的特有方法

• List集合因为支持索引，所以多了很多与索引相关的方法。

• List集合支持的遍历方式
  • for循环
  • 迭代器
  • 增强for循环
  • Lambda表达式

ArrayList底层原理

• ArrayList底层是基于数组存储数据的。
• 数组的特点

  • 查询速度快：查询数据通过地址值和索引定位，查询任意数据耗时相同。

  • 增删数据效率低：可能需要把后面很多的数据进行前移。

LinkedList的底层原理

• LinkedList底层是基于链表存储数据的。
  • 基于双链表实现的。
    • 特点：查询慢，增删相对较快，但对首尾元素进行增删改查的速度是极快的。
• 链表的特点：
  • 链表中的数据是一个一个独立的结点组成的，结点在内存中是不连续的，每个结点包含数据值和下一个结点的地址。
  • 查询慢，无论查询哪个数据都要从头开始找。
  • 链表增删相对快.
• 双链表：对首尾元素进行增删改查的速度是极快的。
• LinkedList新增了很多首尾操作的特有方法。

LinkedList的应用场景

• 用来设计队列
  • 队列的特点：先进先出，后进后出。
• 用来设计栈
  • 栈的特点：后进先出，先进后出。
  • 数据进入栈模型的过程称为：压/进栈(push)
  • 数据离开栈模型的过程称为：弹/出栈(pop)
• 使用首尾元素，用Linked来实现很合适。