20145216 《Java程序设计》第5周学习总结

教材学习内容总结

第八章 异常处理

8.1 语法与继承架构

• Java中所有错误都会被打包为对象，运用try、catch，可以在错误发生时显示友好的错误信息。如：

  import java.util.*;
  
  public class Average2
  {
      public static void main(String[] args)
      {
         try
         {
             Scanner console = new Scanner(System.in);
             double sum = 0;
             int count = 0;
             while (true)
             {
                 int number = console.nextInt();
                 if (number ==0)
                 {
                     break;
                 }
                 sum += number;
                 count++;
             }
             System.out.printf("平均 %.2f%n",sum / count);
         }
         catch (InputMismatchException ex)
         {
             System.out.println("必须输入整数");
         }
      }
  }
  

• 运用try、catch，还可以在捕捉处理错误之后，尝试恢复程序正常执行流程。如：

  import java.util.*;
  
  public class Average3
  {
      public static void main(String[] args)
      {
          Scanner console = new Scanner(System.in);
          double sum = 0;
          int count = 0;
          while (true)
          {
              try
              {
                  int number = console.nextInt();
                  if (number == 0)
                  {
                      break;
                  }
                  sum += number;
                  count++;
              }
              catch (InputMismatchException ex)
              {
                  System.out.printf("略过非整数输入：%s%n", console.next());
              }
          }
          System.out.printf("平均 %.2f%n", sum / count);
      }
  }
  

• 如果父类异常对象在子类异常前被捕捉，则catch子类异常对象的区块将永远不会被执行。
• catch括号中列出的异常不得有继承关系，否则会发生编译错误。
• 在catch区块进行完部分错误处理之后，可以使用throw（注意不是throws）将异常再抛出。如：

  import java.io.*;
  import java.util.Scanner;
  
  public class FileUtil
  {
      public static String readFile(String name) throws FileNotFoundException
      {
          StringBuilder text = new StringBuilder();
          try
          {
              Scanner console = new Scanner(new FileInputStream(name));
              while (console.hasNext())
              {
                  text.append(console.nextLine())
                  .append(‘\n‘);
              }
          }
         catch (FileNotFoundException ex)
          {
             ex.printStackTrace();
              throw ex;
          }
          return text.toString();
      }
  }
  

• 如果抛出的是受检异常，表示你认为客户端有能力且应该处理异常，此时必须在方法上使用throws声明；如果抛出的异常是非受检异常，表示你认为客户端调用方法的时机错了，抛出异常是要求客户端修正这个漏洞再来调用方法，此时也就不用throws声明。
• 如果使用继承时，父类某个方法声明throws某些异常，子类重新定义该方法时可以：

  不声明throws任何异常。
  
  throws父类该方法中声明的某些异常。
  
  throws父类该方法中声明异常的子类。
  

但是不可以：

    throws父类方法中未声明的其他异常。

    throws父类方法中声明异常的父类。

• 在多重方法调用下，异常发生点可能是在某个方法之中，若想得知异常发生的根源，以及多重方法调用下的堆栈传播，可以利用异常对象自动收集的堆栈追踪来取得相关信息，例如调用异常对象的printStackTrace()。如：

  public class StackTraceDemo1
  {
      public static void main(String[] args)
      {
          try
          {
              c();
          }
          catch (NullPointerException ex)
          {
              ex.printStackTrace();
          }
      }
  
      static void c()
      {
          b();
      }
  
      static void b()
      {
          a();
      }
  
      static String a()
      {
          String text = null;
          return text.toUpperCase();
      }
  }
  

• 要善用堆栈追踪，前提是程序代码中不可有私吞异常的行为。
• 在使用throw重抛异常时，异常的追踪堆栈起点，仍是异常的发生根源，而不是重抛异常的地方。如：

  public class StackTraceDemo2
  {
      public static void main(String[] args)
      {
         try
         {
             c();
         }
         catch (NullPointerException ex)
         {
             ex.printStackTrace();
         }
      }
  
      static void c()
      {
          try
          {
             b();
          }
          catch (NullPointerException ex)
          {
              ex.printStackTrace();
              throw ex;
          }
      }
  
      static void b()
      {
          a();
      }
  
      static String a()
      {
          String text = null;
          return text.toUpperCase();
      }
  }
  

• 程序执行的某个时间点或某个情况下，必然处于或不处于何种状态，这是一种断言。
• 何时该使用断言？

  断言客户端调用方法前，已经准备好某些前置条件（通常在private方法之中）
  
  断言客户端调用方法后，具有方法承诺的结果。
  
  断言对象某个时间点下的状态。
  
  使用断言取代批注。
  
  断言程序流程中绝对不会执行到的程序代码部分。
  

• 断言是判定程序中的某个执行点必然是或不是某个状态，所以不能当作像if之类的判断式来使用，assert不应当作程序执行流程的一部分。
• 若想最后一定要执行关闭资源的动作，try、catch语法可以搭配finally，无论try区块中有无发生异常，若撰写有finally区块，则finally区块一定会被执行。如：

  import java.io.*;
  import java.util.Scanner;
  
  public class FileUtil
  {
      public static String readFile(String name) throws FileNotFoundException
      {
          StringBuilder text = new StringBuilder();
          Scanner console = null;
          try
          {
              console = new Scanner(new FileInputStream(name));
              while (console.hasNext())
              {
                  text.append(console.nextLine())
                  .append(‘\n‘);
              }
          }
          finally
          {
              if(console != null)
              {
                  console.close();
              }
          }
          return text.toString();
      }
  }
  

• 如果程序撰写的流程中先return了，而且也有finally区块，那finally区块会先执行完后，再讲将值返回。如：

  public class FinallyDemo
  {
      public static void main(String[] args)
      {
          System.out.println(test(true));
      }
  
      static int test(boolean flag)
      {
          try
          {
              if(flag)
              {
                  return 1;
              }
          }
          finally
          {
              System.out.println("finally...");
          }
          return 0;
      }
  }
  

• 尝试关闭资源语法：想要尝试自动关闭资源的对象，是撰写在try之后的括号中，如果无须catch处理任何异常，可以不用撰写，也不用撰写finally自行尝试关闭资源。如：

  import java.io.FileInputStream;
  import java.io.FileNotFoundException;
  import java.util.Scanner;
  
  public class FileUtil2
  {
      public static String readFile(String name) throws FileNotFoundException
      {
          StringBuilder text = new StringBuilder();
          try(Scanner console = new Scanner(new FileInputStream(name)))
          {
              while (console.hasNext())
              {
                  text.append(console.nextLine())
                     .append(‘\n‘);
              }
          }
          return text.toString();
      }
  }
  

• 尝试关闭资源语法可套用的对象，必须操作java.lang.AutoCloseable接口。如：

  public class AutoClosableDemo
  {
      public static void main(String[] args)
      {
          try(Resource res = new Resource())
          {
              res.doSome();
          }
          catch(Exception ex)
          {
              ex.printStackTrace();
          }
      }
  }
  
  class Resource implements AutoCloseable
  {
      void doSome()
      {
          System.out.println("作一些事");
      }
      @Override
      public void close() throws Exception
      {
          System.out.println("資源被關閉");
      }
  }
  

• 尝试关闭资源语法也可以同时关闭两个以上的对象资源，只要中间以分号分隔。如：

  import static java.lang.System.out;
  
  public class AutoClosableDemo2
  {
      public static void main(String[] args)
      {
          try(ResourceSome some = new ResourceSome();
               ResourceOther other = new ResourceOther())
          {
              some.doSome();
              other.doOther();
          }
          catch(Exception ex)
          {
              ex.printStackTrace();
          }
      }
  }
  
  class ResourceSome implements AutoCloseable
  {
      void doSome()
      {
          out.println("作一些事");
      }
      @Override
      public void close() throws Exception
      {
          out.println("資源Some被關閉");
      }
  }
  
  class ResourceOther implements AutoCloseable
  {
      void doOther()
      {
          out.println("作其它事");
      }
      @Override
      public void close() throws Exception
      {
          out.println("資源Other被關閉");
      }
  }
  

• 在try的括号中，越后面撰写的对象资源会越早被关闭。

第九章 Collection与Map

9.1 使用Collection收集对象

• 收集对象的行为，像是新增对象的add（）方法、移除对象的remove（）方法等，都是定义在java.util.Collection中。既然可以收集对象，也要能逐一取得对象，这就是java.lang.Iterable定义的行为，它定义了iterator()方法返回java.lang.Iterable操作对象，可以让你逐一取得收集的对象。
• 收集对象的共同行为定义在Collection中，然而收集对象会有不同的需求。如果希望收集时记录每个对象的索引顺序，并可依索引取回对象，这样的行为定义在java.util.List接口中。如果希望收集的对象不重复，具有集合的行为，则由java.util.Set定义。如果希望收集对象时以队列方式，收集的对象加入至尾端，取得对象时从前端，则可以使用java.util.Queue。如果希望Queue的两端进行加入、移除等操作,则可以使用java.util.Deque。
• List是一种Collection,作用是收集对象，并以索引方式保留收集的对象顺序，其操作类之一是java.util.ArrayList。如：

  import java.util.*;
  import static java.lang.System.out;
  
  public class Guest
  {
      public static void main(String[] args)
      {
          List names = new java.util.ArrayList();
          collectNameTo(names);
          out.println("訪客名單：");
          printUpperCase(names);
      }
  
      static void collectNameTo(List names)
      {
          Scanner console = new Scanner(System.in);
          while(true)
          {
              out.print("訪客名稱：");
              String name = console.nextLine();
              if(name.equals("quit"))
              {
                  break;
              }
              names.add(name);
          }
      }
  
      static void printUpperCase(List names)
      {
          for(int i = 0; i < names.size(); i++)
          {
             String name = (String) names.get(i);
              out.println(name.toUpperCase());
          }
      }
  }
  

• 数组在内存中会是连续的线性空间，根据索引随机存取时速度快，如果操作上有这类需求时，像是排序，就可使用ArrayList，可得到较好的速度表现。
• LinkedList在操作List接口时，采用了链接（Link）结构。
• 若收集的对象经常会有变动索引的情况，也许考虑链接方式操作的List会比较好，像是随时会有客户端登录或注销的客户端List，使用LinkedList会有比较好的效率。
• 在收集过程中若有相同对象，则不再重复收集，如果有这类需求，可以使用Set接口的操作对象。如：

  import java.util.*;
  
  public class WordCount
  {
      public static void main(String[] args)
      {
          Scanner console = new Scanner(System.in);
  
          System.out.print("請輸入英文：");
          Set words = tokenSet(console.nextLine());
          System.out.printf("不重複單字有 %d 個：%s%n", words.size(), words);
      }
  
      static Set tokenSet(String line)
      {
          String[] tokens = line.split(" ");
          return new HashSet(Arrays.asList(tokens));
      }
  }
  

• HashSet的操作概念是，在内存中开设空间，每个空间会有个哈希编码。
• Queue继承自Collection，所以也具有Collection的add()、remove()、element()等方法，然而Queue定义了自己的offer()、poll()与peek()等方法，最主要的差别之一在于：add()、remove()、element()等方法操作失败时会抛出异常，而offer()、poll()与peek()等方法操作失败时会返回特定值。
• 如果对象有操作Queue，并打算以队列方式使用，且队列长度受限，通常建议使用offer()、poll()与peek()等方法。
• LinkedList不仅操作了List接口，与操作了Queue的行为，所以可以将LinkedList当作队列来使用。如：

  import java.util.*;
  
  interface Request
  {
      void execute();
  }
  
  public class RequestQueue
  {
      public static void main(String[] args)
     {
          Queue requests = new LinkedList();
          offerRequestTo(requests);
          process(requests);
      }
  
      static void offerRequestTo(Queue requests)
      {
          for (int i = 1; i < 6; i++)
          {
              Request request = new Request()
              {
                  public void execute()
                  {
                      System.out.printf("處理資料 %f%n", Math.random());
                  }
              };
              requests.offer(request);
          }
      }
  
      static void process(Queue requests)
      {
          while(requests.peek() != null)
          {
              Request request = (Request) requests.poll();
              request.execute();
          }
      }
  }
  

• 想对队列的前端与尾端进行操作，在前端加入对象与取出对象，在尾端加入对象与取出对象，Queue的子接口Deque就定义了这类行为。
• java.util.ArrayDeque操作了Deque接口，可以使用ArrayDeque来操作容量有限的堆栈。
• 泛型语法：类名称旁有角括号<>，这表示此类支持泛型。实际加入的对象是客户端声明的类型。如：

  import java.util.Arrays;
  
  public class ArrayList<E>
  {
       Object[] elems;
      private int next;
  
     public ArrayList(int capacity)
     {
          elems = new Object[capacity];
     }        
  
     public ArrayList()
     {
          this(16);
     }
  
     public void add(E e)
     {
          if(next == elems.length)
          {
              elems = Arrays.copyOf(elems, elems.length * 2);
          }
          elems[next++] = e;
     }
  
     public E get(int index)
     {
          return (E) elems[index];
     }
  
     public int size()
     {
          return next;
     }
  }
  

• 相对于匿名类语法来说，Lambda表达式的语法省略了接口类型与方法名称，->左边是参数列，而右边是方法本体。
• 在Lambda表达式中使用区块时，如果方法必须有返回值，在区块中就必须使用return。
• interator()方法提升至新的java.util.Iterable父接口。
• Collections的sort（）方法要求被排序的对象必须操作java.lang.Comparable接口，这个接口有个compareTo（）方法必须返回大于0、等于0或小于0的数。
• Collections的sort（）方法有另一个重载版本，可接受java.util.Comparator接口的操作对象，如果使用这个版本，排序方式将根据Comparator的compare（）定义来决定。如：

  import java.util.*;
  
  class StringComparator implements Comparator<String>
  {
      @Override
      public int compare(String s1, String s2)
      {
          return -s1.compareTo(s2);
      }
  }
  
  public class Sort5
  {
      public static void main(String[] args)
      {
          List<String> words = Arrays.asList("B", "X", "A", "M", "F", "W", "O");
          Collections.sort(words, new StringComparator());
         System.out.println(words);
     }
  }
  

• 在java的规范中，与顺序有关的行为，通常要不对象本身是Comparable，要不就是另行指定Comparator对象告知如何排序。
• 若要根据某个键来取得对应的值，可以事先利用java.util.Map接口的操作对象来建立键值对应数据，之后若要取得值，只要用对应的键就可以迅速取得。常用的Map操作类为java.util.HashMap与java.util.TreeMap，其继承自抽象类java.util.AbstractMap。
• Map也支持泛型语法，如使用HashMap的范例：如：

  import java.util.*;
  import static java.lang.System.out;
  
  public class Messages
  {
      public static void main(String[] args)
      {
          Map<String, String> messages = new HashMap<>();
          messages.put("Justin", "Hello！Justin的訊息！");
          messages.put("Monica", "給Monica的悄悄話！");
          messages.put("Irene", "Irene的可愛貓喵喵叫！");
  
          Scanner console = new Scanner(System.in);
         out.print("取得誰的訊息：");
          String message = messages.get(console.nextLine());
          out.println(message);
          out.println(messages);
      }
  }
  

• 如果使用TreeMap建立键值对应，则键的部分则会排序，条件是作为键的对象必须操作Comparable接口，或者是在创建TreeMap时指定操作Comparator接口的对象。如：

  import java.util.*;
  
  public class Messages2
  {
      public static void main(String[] args)
      {
          Map<String, String> messages = new TreeMap<>();
          messages.put("Justin", "Hello！Justin的訊息！");
          messages.put("Monica", "給Monica的悄悄話！");
          messages.put("Irene", "Irene的可愛貓喵喵叫！");
          System.out.println(messages);
      }
  }
  

• Properties类继承自Hashtable，HashTable操作了Map接口，Properties自然也有Map的行为。虽然也可以使用put（）设定键值对应、get（）方法指定键取回值，不过一般常用Properties的setProperty（）指定字符串类型的键值，getProperty（）指定字符串类型的键，取回字符串类型的值，通常称为属性名称与属性值。
• 如果想取得Map中所有的键，可以调用Map的keySet（）返回Set对象。由于键是不重复的，所以用Set操作返回是理所当然的做法，如果想取得Map中所有的值，则可以使用values（）返回Collection对象。如：

  import java.util.*;
  import static java.lang.System.out;
  
  public class MapKeyValue
  {
      public static void main(String[] args)
      {
          Map<String, String> map = new HashMap<>();
          map.put("one", "一");
          map.put("two", "二");
          map.put("three", "三");
  
          out.println("顯示鍵");
          map.keySet().forEach(key -> out.println(key));
  
          out.println("顯示值");
          map.values().forEach(key -> out.println(key));
      }
  }
  

• 如果想同时取得Map的键与值，可以使用entrySet（）方法，这会返回一个Set对象，每个元素都是Map.Entry实例。可以调用getKey（）取得键，调用getValue（）取得值。如：

  import java.util.*;
  
  public class MapKeyValue2
  {
      public static void main(String[] args)
      {
          Map<String, String> map = new TreeMap<>();
          map.put("one", "一");
          map.put("two", "二");
          map.put("three", "三");
          foreach(map.entrySet());
      }
  
      static void foreach(Iterable<Map.Entry<String, String>> iterable)
      {
          for(Map.Entry<String, String> entry: iterable)
          {
              System.out.printf("(鍵 %s, 值 %s)%n",
                      entry.getKey(), entry.getValue());
          }
      }
  }
  

教材学习中的问题和解决过程

问题1：

Error与Exception的区别：

解决过程：

通过反复看教材，我总结出了以下区别：

Error与其子类实例代表严重系统错误，如硬件层面错误、JVM错误或内存不足等问题，虽然也可以使用try、catch来
处理Error对象，但并不建议，发生严重系统错误时，Java应用程序本身是无力回复的。

Exception或其子类实例代表程序设计本身的错误，所以通常称错误处理为异常处理（Exception Handling）。

问题2：

Exception与RuntimeException的区别：

解决过程：

教材中对Exception与RuntimeException有所解释，但是我并没有完全理解二者的区别，于是我通过上网查资料，总结出以下区别：

Exception：在程序中必须使用try、catch进行处理。

RuntimeException：可以不使用try、catch进行处理，但是如果有异常产生，则异常将由JVM进行处理。

归纳总结：

异常的继承结构：基类为Throwable，Error和Exception继承Throwable，RuntimeException和IOException
等继承Exception。

Exception或其子对象，但非属于RuntimeException或其子对象，称为受检异常；属于RuntimeException衍生出
来的类实例，称为非受检异常。

代码调试中的问题和解决过程

问题：

书上p233页的代码范例中的“！input.matches("\\d*")”是什么意思？

解决过程：

通过看书上对代码的解析，得到如下解释：String 的 matches() 方法中设定了"\\d*"，这是规则表示式，表示检查字符串中的字符是不是数字，若是则 matches() 会返回true。

其他（感悟、思考等，可选）

本周学习了第八、第九章，给我留下的最深刻的印象就是各种类、接口、方法、行为越来越多，有些还很相似，结果经常分不清楚，看到后面的内容又忘记了前面的知识点，学习时一直前后反复翻教材，后来我就尝试做笔记，将重要的、容易混淆的知识点都记下来，发现这样在回顾知识点时很方便，也很清晰明了。虽然这周学习效率不是很高，但是通过对这两章内容的学习，我体会到勤于做笔记和总结对学习是一个很有效的方法。

托管代码截图：

学习进度条

参考资料

• Java学习笔记(第8版)
• 《Java学习笔记(第8版)》学习指导