1 接口(interface)

1.1 概述

接口（Interface）在计算机科学中，特别是在面向对象编程（OOP）中，是一个重要的概念。它定义了一组方法的规范，但没有实现这些方法的具体代码。接口的主要目的是确保类遵循特定的协议，从而允许不同的类之间进行交互，即使它们的内部实现可能完全不同。

1.2 定义格式

接口的定义，它与定义类方式相似，但是使用 interface 关键字。它也会被编译成.class文件，但一定要明确它并不是类，而是另外一种引用数据类型。

引用数据类型：数组，类，枚举，接口，注解。

1.2.1 接口的声明格式

[修饰符] interface 接口名{//接口的成员列表：// 公共的静态常量// 公共的抽象方法// 公共的默认方法（JDK1.8以上）// 公共的静态方法（JDK1.8以上）// 私有方法（JDK1.9以上）
}

示例代码：

public interface USB3{//静态常量long MAX_SPEED = 500*1024*1024;//500MB/s
​//抽象方法void in();void out();
​//默认方法default void start(){System.out.println("开始");}default void stop(){System.out.println("结束");}
​//静态方法static void show(){System.out.println("USB 3.0可以同步全速地进行读写操作");}
}

1.2.2 接口的成员说明

在JDK8.0 之前，接口中只允许出现：

（1）公共的静态的常量：其中public static final可以省略

（2）公共的抽象的方法：其中public abstract可以省略

理解：接口是从多个相似类中抽象出来的规范，不需要提供具体实现

在JDK8.0 时，接口中允许声明默认方法和静态方法：

（3）公共的默认的方法：其中public 可以省略，建议保留，但是default不能省略

（4）公共的静态的方法：其中public 可以省略，建议保留，但是static不能省略

在JDK9.0 时，接口又增加了：

（5）私有方法

除此之外，接口中没有构造器，没有初始化块，因为接口中没有成员变量需要动态初始化。

1.3 接口的使用规则

1、类实现接口（implements）

接口不能创建对象，但是可以被类实现（implements ，类似于被继承）。

类与接口的关系为实现关系，即类实现接口，该类可以称为接口的实现类。实现的动作类似继承，格式相仿，只是关键字不同，实现使用 implements关键字。

【修饰符】 class 实现类  implements 接口{// 重写接口中抽象方法【必须】，当然如果实现类是抽象类，那么可以不重写// 重写接口中默认方法【可选】
}
​
【修饰符】 class 实现类 extends 父类 implements 接口{// 重写接口中抽象方法【必须】，当然如果实现类是抽象类，那么可以不重写// 重写接口中默认方法【可选】
}

注意：

1. 如果接口的实现类是非抽象类，那么必须重写接口中所有抽象方法。

2. 默认方法可以选择保留，也可以重写。

   重写时，default单词就不要再写了，它只用于在接口中表示默认方法，到类中就没有默认方法的概念了

3. 接口中的静态方法不能被继承也不能被重写

举例：

interface USB{      // public void start() ;public void stop() ;    
}
class Computer{public static void show(USB usb){   usb.start() ;System.out.println("=========== USB 设备工作 ========") ;usb.stop() ;}
};
class Flash implements USB{public void start(){    // 重写方法System.out.println("U盘开始工作。") ;}public void stop(){     // 重写方法System.out.println("U盘停止工作。") ;}
};
class Print implements USB{public void start(){    // 重写方法System.out.println("打印机开始工作。") ;}public void stop(){     // 重写方法System.out.println("打印机停止工作。") ;}
};
public class InterfaceDemo{public static void main(String args[]){Computer.show(new Flash()) ;Computer.show(new Print()) ;
​c.show(new USB(){public void start(){System.out.println("移动硬盘开始运行");}public void stop(){System.out.println("移动硬盘停止运行");}});}
};

2、接口的多实现（implements）

之前学过，在继承体系中，一个类只能继承一个父类。而对于接口而言，一个类是可以实现多个接口的，这叫做接口的多实现。并且，一个类能继承一个父类，同时实现多个接口。

实现格式：

【修饰符】 class 实现类  implements 接口1，接口2，接口3。。。{// 重写接口中所有抽象方法【必须】，当然如果实现类是抽象类，那么可以不重写// 重写接口中默认方法【可选】
}
​
【修饰符】 class 实现类 extends 父类 implements 接口1，接口2，接口3。。。{// 重写接口中所有抽象方法【必须】，当然如果实现类是抽象类，那么可以不重写// 重写接口中默认方法【可选】
}

接口中，有多个抽象方法时，实现类必须重写所有抽象方法。如果抽象方法有重名的，只需要重写一次。

举例：

定义多个接口：

public interface A {void showA();
}

public interface B {void showB();
}

定义实现类：

public class C implements A,B {@Overridepublic void showA() {System.out.println("showA");}
​@Overridepublic void showB() {System.out.println("showB");}
}
​

测试类

public class TestC {public static void main(String[] args) {C c = new C();c.showA();c.showB();}
}

3、接口的多继承(extends)

一个接口能继承另一个或者多个接口，接口的继承也使用 extends 关键字，子接口继承父接口的方法。

定义父接口：

public interface Chargeable {void charge();void in();void out();
}

定义子接口：

public interface UsbC extends Chargeable,USB3 {void reverse();
}

定义子接口的实现类：

public class TypeCConverter implements UsbC {@Overridepublic void reverse() {System.out.println("正反面都支持");}
​@Overridepublic void charge() {System.out.println("可充电");}
​@Overridepublic void in() {System.out.println("接收数据");}
​@Overridepublic void out() {System.out.println("输出数据");}
}

所有父接口的抽象方法都有重写。

方法签名相同的抽象方法只需要实现一次。

4、接口与实现类对象构成多态引用

实现类实现接口，类似于子类继承父类，因此，接口类型的变量与实现类的对象之间，也可以构成多态引用。通过接口类型的变量调用方法，最终执行的是你new的实现类对象实现的方法体。

接口的不同实现类：

public class Mouse implements USB3 {@Overridepublic void out() {System.out.println("发送脉冲信号");}
​@Overridepublic void in() {System.out.println("不接收信号");}
}

public class KeyBoard implements USB3{@Overridepublic void in() {System.out.println("不接收信号");}
​@Overridepublic void out() {System.out.println("发送按键信号");}
}
​

测试类

public class TestComputer {public static void main(String[] args) {Computer computer = new Computer();USB3 usb = new Mouse();computer.setUsb(usb);usb.start();usb.out();usb.in();usb.stop();System.out.println("--------------------------");
​usb = new KeyBoard();computer.setUsb(usb);usb.start();usb.out();usb.in();usb.stop();System.out.println("--------------------------");
​usb = new MobileHDD();computer.setUsb(usb);usb.start();usb.out();usb.in();usb.stop();}
}

5、使用接口的静态成员

接口不能直接创建对象，但是可以通过接口名直接调用接口的静态方法和静态常量。

public class TestUSB3 {public static void main(String[] args) {//通过“接口名.”调用接口的静态方法 (JDK8.0才能开始使用)USB3.show();//通过“接口名.”直接使用接口的静态常量System.out.println(USB3.MAX_SPEED);}
}

6、使用接口的非静态方法

• 对于接口的静态方法，直接使用“接口名.”进行调用即可

  • 也只能使用“接口名."进行调用，不能通过实现类的对象进行调用

• 对于接口的抽象方法、默认方法，只能通过实现类对象才可以调用

  • 接口不能直接创建对象，只能创建实现类的对象

public class TestMobileHDD {public static void main(String[] args) {//创建实现类对象MobileHDD b = new MobileHDD();
​//通过实现类对象调用重写的抽象方法，以及接口的默认方法，如果实现类重写了就执行重写的默认方法，如果没有重写，就执行接口中的默认方法b.start();b.in();b.stop();
​//通过接口名调用接口的静态方法
//        MobileHDD.show();
//        b.show();Usb3.show();}
}

1.4 JDK8中相关冲突问题

1.4.1 默认方法冲突问题

（1）类优先原则

当一个类，既继承一个父类，又实现若干个接口时，父类中的成员方法与接口中的抽象方法重名，子类就近选择执行父类的成员方法。代码如下：

定义接口：

public interface Friend {default void date(){//约会System.out.println("吃喝玩乐");}
}

定义父类：

public class Father {public void date(){//约会System.out.println("爸爸约吃饭");}
}

定义子类：

public class Son extends Father implements Friend {@Overridepublic void date() {//(1)不重写默认保留父类的//(2)调用父类被重写的
//        super.date();//(3)保留父接口的
//        Friend.super.date();//(4)完全重写System.out.println("跟康师傅学Java");}
}

定义测试类：

public class TestSon {public static void main(String[] args) {Son s = new Son();s.date();}
}

（2）接口冲突（左右为难）

• 当一个类同时实现了多个父接口，而多个父接口中包含方法签名相同的默认方法时，怎么办呢？

无论你多难抉择，最终都是要做出选择的。

声明接口：

public interface BoyFriend {default void date(){//约会System.out.println("神秘约会");}
}

选择保留其中一个，通过“接口名.super.方法名"的方法选择保留哪个接口的默认方法。

public class Girl implements Friend,BoyFriend{
​@Overridepublic void date() {//(1)保留其中一个父接口的
//        Friend.super.date();
//        BoyFriend.super.date();//(2)完全重写System.out.println("跟康师傅学Java");}
​
}

测试类

public class TestGirl {public static void main(String[] args) {Girl girl = new Girl();girl.date();}
}

• 当一个子接口同时继承了多个接口，而多个父接口中包含方法签名相同的默认方法时，怎么办呢？

另一个父接口：

public interface USB2 {//静态常量long MAX_SPEED = 60*1024*1024;//60MB/s
​//抽象方法void in();void out();
​//默认方法public default void start(){System.out.println("开始");}public default void stop(){System.out.println("结束");}
​//静态方法public static void show(){System.out.println("USB 2.0可以高速地进行读写操作");}
}

子接口：

public interface USB extends USB2,USB3 {@Overridedefault void start() {System.out.println("Usb.start");}
​@Overridedefault void stop() {System.out.println("Usb.stop");}
}
​

小贴士：

子接口重写默认方法时，default关键字可以保留。

子类重写默认方法时，default关键字不可以保留。

1.4.2 常量冲突问题

• 当子类继承父类又实现父接口，而父类中存在与父接口常量同名的成员变量，并且该成员变量名在子类中仍然可见。

• 当子类同时实现多个接口，而多个接口存在相同同名常量。

此时在子类中想要引用父类或父接口的同名的常量或成员变量时，就会有冲突问题。

父类和父接口：

public class SuperClass {int x = 1;
}

public interface SuperInterface {int x = 2;int y = 2;
}

public interface MotherInterface {int x = 3;
}

子类：

public class SubClass extends SuperClass implements SuperInterface,MotherInterface {public void method(){
//        System.out.println("x = " + x);//模糊不清System.out.println("super.x = " + super.x);System.out.println("SuperInterface.x = " + SuperInterface.x);System.out.println("MotherInterface.x = " + MotherInterface.x);System.out.println("y = " + y);//没有重名问题，可以直接访问}
}

1.5 接口的总结与面试题

• 接口本身不能创建对象，只能创建接口的实现类对象，接口类型的变量可以与实现类对象构成多态引用。

• 声明接口用interface，接口的成员声明有限制：

  • （1）公共的静态常量

  • （2）公共的抽象方法

  • （3）公共的默认方法（JDK8.0 及以上）

  • （4）公共的静态方法（JDK8.0 及以上）

  • （5）私有方法（JDK9.0 及以上）

• 类可以实现接口，关键字是implements，而且支持多实现。如果实现类不是抽象类，就必须实现接口中所有的抽象方法。如果实现类既要继承父类又要实现父接口，那么继承（extends）在前，实现（implements）在后。

• 接口可以继承接口，关键字是extends，而且支持多继承。

• 接口的默认方法可以选择重写或不重写。如果有冲突问题，另行处理。子类重写父接口的默认方法，要去掉default，子接口重写父接口的默认方法，不要去掉default。

• 接口的静态方法不能被继承，也不能被重写。接口的静态方法只能通过“接口名.静态方法名”进行调用。

面试题

1、为什么接口中只能声明公共的静态的常量？

因为接口是标准规范，那么在规范中需要声明一些底线边界值，当实现者在实现这些规范时，不能去随意修改和触碰这些底线，否则就有“危险”。

例如：USB1.0规范中规定最大传输速率是1.5Mbps，最大输出电流是5V/500mA

USB3.0规范中规定最大传输速率是5Gbps(500MB/s)，最大输出电流是5V/900mA

例如：尚硅谷学生行为规范中规定学员，早上8:25之前进班，晚上21:30之后离开等等。

2、为什么JDK8.0 之后允许接口定义静态方法和默认方法呢？因为它违反了接口作为一个抽象标准定义的概念。

静态方法：因为之前的标准类库设计中，有很多Collection/Colletions或者Path/Paths这样成对的接口和类，后面的类中都是静态方法，而这些静态方法都是为前面的接口服务的，那么这样设计一对API，不如把静态方法直接定义到接口中使用和维护更方便。

默认方法：（1）我们要在已有的老版接口中提供新方法时，如果添加抽象方法，就会涉及到原来使用这些接口的类就会有问题，那么为了保持与旧版本代码的兼容性，只能允许在接口中定义默认方法实现。比如：Java8中对Collection、List、Comparator等接口提供了丰富的默认方法。（2）当我们接口的某个抽象方法，在很多实现类中的实现代码是一样的，此时将这个抽象方法设计为默认方法更为合适，那么实现类就可以选择重写，也可以选择不重写。

3、为什么JDK1.9要允许接口定义私有方法呢？因为我们说接口是规范，规范是需要公开让大家遵守的。

私有方法：因为有了默认方法和静态方法这样具有具体实现的方法，那么就可能出现多个方法由共同的代码可以抽取，而这些共同的代码抽取出来的方法又只希望在接口内部使用，所以就增加了私有方法。

1.6 接口与抽象类之间的对比

在开发中，常看到一个类不是去继承一个已经实现好的类，而是要么继承抽象类，要么实现接口。

1.7 练习

笔试题：排错

interface A {int x = 0;
}
class B {int x = 1;
}
class C extends B implements A {public void pX() {System.out.println(x);}public static void main(String[] args) {new C().pX();}
}
​

笔试题：排错

interface Playable {void play();
}
​
interface Bounceable {void play();
}
​
interface Rollable extends Playable, Bounceable {Ball ball = new Ball("PingPang");
​
}
​
class Ball implements Rollable {private String name;
​public String getName() {return name;}
​public Ball(String name) {this.name = name;}
​public void play() {ball = new Ball("Football");System.out.println(ball.getName());}
}
​

练习1：

定义一个接口用来实现两个对象的比较。

interface CompareObject{//若返回值是 0 , 代表相等; 若为正数，代表当前对象大；负数代表当前对象小public int compareTo(Object o);  
}

定义一个Circle类，声明redius属性，提供getter和setter方法

定义一个ComparableCircle类，继承Circle类并且实现CompareObject接口。在ComparableCircle类中给出接口中方法compareTo的实现体，用来比较两个圆的半径大小。

定义一个测试类InterfaceTest，创建两个ComparableCircle对象，调用compareTo方法比较两个类的半径大小。

思考：参照上述做法定义矩形类Rectangle和ComparableRectangle类，在ComparableRectangle类中给出compareTo方法的实现，比较两个矩形的面积大小。

public class Circle {private double radius;//半径
​public Circle() {}
​public Circle(double radius) {this.radius = radius;}
​public double getRadius() {return radius;}
​public void setRadius(double radius) {this.radius = radius;}
​@Overridepublic String toString() {return "Circle{" +"radius=" + radius +'}';}
}

public class ComparableCircle extends Circle implements CompareObject{public ComparableCircle() {}
​public ComparableCircle(double radius) {super(radius);}
​//根据对象的半径的大小，比较对象的大小@Overridepublic int compareTo(Object o) {if(this == o){return 0;}
​if(o instanceof ComparableCircle){ComparableCircle c = (ComparableCircle)o;//错误的
//            return (int) (this.getRadius() - c.getRadius());//正确的写法1：
//            if(this.getRadius() > c.getRadius()){
//                return 1;
//            }else if(this.getRadius() < c.getRadius()){
//                return -1;
//            }else{
//                return 0;
//            }//正确的写法2：return Double.compare(this.getRadius(),c.getRadius());}else{return 2; //如果输入的类型不匹配，则返回2
//            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");}
​}
}
​

public interface CompareObject {//若返回值是 0 , 代表相等; 若为正数，代表当前对象大；负数代表当前对象小public int compareTo(Object o);
}
​

public class InterfaceTest {public static void main(String[] args) {
​ComparableCircle c1 = new ComparableCircle(2.3);ComparableCircle c2 = new ComparableCircle(5.3);
​int compareValue = c1.compareTo(c2);if(compareValue > 0){System.out.println("c1对象大");}else if(compareValue < 0){System.out.println("c2对象大");}else{System.out.println("c1和c2一样大");}}
}

练习2：交通工具案例

阿里的一个工程师，声明的属性和方法如下：

其中，有一个乘坐交通工具的方法takingVehicle()，在此方法中调用交通工具的run()。为了出行方便，他买了一辆捷安特自行车、一辆雅迪电动车和一辆奔驰轿车。这里涉及到的相关类及接口关系如下：

其中，电动车增加动力的方式是充电，轿车增加动力的方式是加油。在具体交通工具的run()中调用其所在类的相关属性信息。

请编写相关代码，并测试。

提示：创建Vehicle[]数组，保存阿里工程师的三辆交通工具，并分别在工程师的takingVehicle()中调用。

public class Bicycle extends Vehicle{
​public Bicycle() {}
​public Bicycle(String brand, String color) {super(brand, color);}
​@Overridepublic void run() {System.out.println("自行车通过人力脚蹬行驶");}
}
​

public class Car extends Vehicle implements IPower{
​private String carNumber;
​public Car() {}
​public Car(String brand, String color, String carNumber) {super(brand, color);this.carNumber = carNumber;}
​public String getCarNumber() {return carNumber;}
​public void setCarNumber(String carNumber) {this.carNumber = carNumber;}
​@Overridepublic void run() {System.out.println("汽车通过内燃机驱动行驶");}
​@Overridepublic void power() {System.out.println("汽车通过汽油提供动力");}
}

public class Developer {private String name;private int age;
​public Developer() {}
​public Developer(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}
​public String getName() {return name;}
​public void setName(String name) {this.name = name;}
​public int getAge() {return age;}
​public void setAge(int age) {this.age = age;}
​public void takingVehicle(Vehicle vehicle){vehicle.run();}
}

public class ElectricVehicle extends Vehicle implements IPower{
​
​public ElectricVehicle() {}
​public ElectricVehicle(String brand, String color) {super(brand, color);}
​@Overridepublic void run() {System.out.println("电动车通过电机驱动行驶");}@Overridepublic void power() {System.out.println("电动车使用电力提供动力");}
}

public interface IPower {void power();
}

public abstract class Vehicle {private String brand;//品牌private String color;//颜色
​public Vehicle() {}
​public Vehicle(String brand, String color) {this.brand = brand;this.color = color;}
​public String getBrand() {return brand;}
​public void setBrand(String brand) {this.brand = brand;}
​public String getColor() {return color;}
​public void setColor(String color) {this.color = color;}
​public abstract void run();
}

public class VehicleTest {public static void main(String[] args) {
​Developer developer = new Developer();
​//创建三个交通工具，保存在数组中Vehicle[] vehicles = new Vehicle[3];vehicles[0] = new Bicycle("捷安特","骚红色");vehicles[1] = new ElectricVehicle("雅迪","天蓝色");vehicles[2] = new Car("奔驰","黑色","沪Au888");
​for (int i = 0;i < vehicles.length;i++){developer.takingVehicle(vehicles[i]);
​if(vehicles[i] instanceof IPower){((IPower) vehicles[i]).power();}}}
}

2 枚举类

2.1 概述

• 枚举类型本质上也是一种类，只不过是这个类的对象是有限的、固定的几个，不能让用户随意创建。

• 枚举类的例子举不胜举：

  • 星期：Monday(星期一)......Sunday(星期天)

  • 性别：Man(男)、Woman(女)

  • 月份：January(1月)......December(12月)

  • 季节：Spring(春节)......Winter(冬天)

  • 三原色：red(红色)、green(绿色)、blue(蓝色)

  • 支付方式：Cash（现金）、WeChatPay（微信）、Alipay(支付宝)、BankCard(银行卡)、CreditCard(信用卡)

  • 就职状态：Busy(忙碌)、Free(空闲)、Vocation(休假)、Dimission(离职)

  • 订单状态：Nonpayment（未付款）、Paid（已付款）、Fulfilled（已配货）、Delivered（已发货）、Checked（已确认收货）、Return（退货）、Exchange（换货）、Cancel（取消）

  • 线程状态：创建、就绪、运行、阻塞、死亡

• 若枚举只有一个对象, 则可以作为一种单例模式的实现方式。

• 枚举类的实现：

  • 在JDK5.0 之前，需要程序员自定义枚举类型。

  • 在JDK5.0 之后，Java支持enum关键字来快速定义枚举类型。

2.2 定义枚举类（JDK5.0 之前）

在JDK5.0 之前如何声明枚举类呢？

• 私有化类的构造器，保证不能在类的外部创建其对象

• 在类的内部创建枚举类的实例。声明为：public static final ，对外暴露这些常量对象

• 对象如果有实例变量，应该声明为private final（建议，不是必须），并在构造器中初始化

示例代码：

class Season{private final String SEASONNAME;//季节的名称private final String SEASONDESC;//季节的描述private Season(String seasonName,String seasonDesc){this.SEASONNAME = seasonName;this.SEASONDESC = seasonDesc;}public static final Season SPRING = new Season("春天", "春暖花开");public static final Season SUMMER = new Season("夏天", "夏日炎炎");public static final Season AUTUMN = new Season("秋天", "秋高气爽");public static final Season WINTER = new Season("冬天", "白雪皑皑");
​@Overridepublic String toString() {return "Season{" +"SEASONNAME='" + SEASONNAME + '\'' +", SEASONDESC='" + SEASONDESC + '\'' +'}';}
}
class SeasonTest{public static void main(String[] args) {System.out.println(Season.AUTUMN);}
}

2.3 定义枚举类（JDK5.0 之后）

2.3.1 enum关键字声明枚举

【修饰符】 enum 枚举类名{常量对象列表
}
​
【修饰符】 enum 枚举类名{常量对象列表;对象的实例变量列表;
}

举例1：

public enum Week {MONDAY,TUESDAY,WEDNESDAY,THURSDAY,FRIDAY,SATURDAY,SUNDAY;
}

public class TestEnum {public static void main(String[] args) {Season spring = Season.SPRING;System.out.println(spring);}
}

2.3.2 enum方式定义的要求和特点

• 枚举类的常量对象列表必须在枚举类的首行，因为是常量，所以建议大写。

• 列出的实例系统会自动添加 public static final 修饰。

• 如果常量对象列表后面没有其他代码，那么“；”可以省略，否则不可以省略“；”。

• 编译器给枚举类默认提供的是private的无参构造，如果枚举类需要的是无参构造，就不需要声明，写常量对象列表时也不用加参数

• 如果枚举类需要的是有参构造，需要手动定义，有参构造的private可以省略，调用有参构造的方法就是在常量对象名后面加(实参列表)就可以。

• 枚举类默认继承的是java.lang.Enum类，因此不能再继承其他的类型。

• JDK5.0 之后switch，提供支持枚举类型，case后面可以写枚举常量名，无需添加枚举类作为限定。

举例2：

public enum SeasonEnum {SPRING("春天","春风又绿江南岸"),SUMMER("夏天","映日荷花别样红"),AUTUMN("秋天","秋水共长天一色"),WINTER("冬天","窗含西岭千秋雪");
​private final String seasonName;private final String seasonDesc;private SeasonEnum(String seasonName, String seasonDesc) {this.seasonName = seasonName;this.seasonDesc = seasonDesc;}public String getSeasonName() {return seasonName;}public String getSeasonDesc() {return seasonDesc;}
}
​

举例3：

public enum Week {MONDAY("星期一"),TUESDAY("星期二"),WEDNESDAY("星期三"),THURSDAY("星期四"),FRIDAY("星期五"),SATURDAY("星期六"),SUNDAY("星期日");
​private final String description;
​private Week(String description){this.description = description;}
​@Overridepublic String toString() {return super.toString() +":"+ description;}
}

public class TestWeek {public static void main(String[] args) {Week week = Week.MONDAY;System.out.println(week);
​switch (week){case MONDAY:System.out.println("怀念周末，困意很浓");break;case TUESDAY:System.out.println("进入学习状态");break;case WEDNESDAY:System.out.println("死撑");break;case THURSDAY:System.out.println("小放松");break;case FRIDAY:System.out.println("又信心满满");break;case SATURDAY:System.out.println("开始盼周末，无心学习");break;case SUNDAY:System.out.println("一觉到下午");break;}}
}

经验之谈：

开发中，当需要定义一组常量时，强烈建议使用枚举类。

2.4 enum中常用方法

String toString(): 默认返回的是常量名（对象名），可以继续手动重写该方法！static 枚举类型[] values():返回枚举类型的对象数组。该方法可以很方便地遍历所有的枚举值，是一个静态方法static 枚举类型 valueOf(String name)：可以把一个字符串转为对应的枚举类对象。要求字符串必须是枚举类对象的“名字”。如不是，会有运行时异常：IllegalArgumentException。String name():得到当前枚举常量的名称。建议优先使用toString()。int ordinal():返回当前枚举常量的次序号，默认从0开始
​

举例：

import java.util.Scanner;
​
public class TestEnumMethod {public static void main(String[] args) {//values()Week[] values = Week.values();for (int i = 0; i < values.length; i++) {//ordinal()、name()System.out.println((values[i].ordinal()+1) + "->" + values[i].name());}System.out.println("------------------------");
​Scanner input = new Scanner(System.in);System.out.print("请输入星期值：");int weekValue = input.nextInt();Week week = values[weekValue-1];//toString()System.out.println(week);
​System.out.print("请输入星期名：");String weekName = input.next();//valueOf()week = Week.valueOf(weekName);System.out.println(week);
​input.close();}
}

2.5 实现接口的枚举类

• 和普通 Java 类一样，枚举类可以实现一个或多个接口

• 若每个枚举值在调用实现的接口方法呈现相同的行为方式，则只要统一实现该方法即可。

• 若需要每个枚举值在调用实现的接口方法呈现出不同的行为方式，则可以让每个枚举值分别来实现该方法

语法：

//1、枚举类可以像普通的类一样，实现接口，并且可以多个，但要求必须实现里面所有的抽象方法！
enum A implements 接口1，接口2{//抽象方法的实现
}
​
//2、如果枚举类的常量可以继续重写抽象方法!
enum A implements 接口1，接口2{常量名1(参数){//抽象方法的实现或重写},常量名2(参数){//抽象方法的实现或重写},//...
}

举例：

interface Info{void show();
}
​
//使用enum关键字定义枚举类
enum Season1 implements Info{//1. 创建枚举类中的对象,声明在enum枚举类的首位SPRING("春天","春暖花开"){public void show(){System.out.println("春天在哪里？");}},SUMMER("夏天","夏日炎炎"){public void show(){System.out.println("宁静的夏天");}},AUTUMN("秋天","秋高气爽"){public void show(){System.out.println("秋天是用来分手的季节");}},WINTER("冬天","白雪皑皑"){public void show(){System.out.println("2002年的第一场雪");}};//2. 声明每个对象拥有的属性:private final修饰private final String SEASON_NAME;private final String SEASON_DESC;//3. 私有化类的构造器private Season1(String seasonName,String seasonDesc){this.SEASON_NAME = seasonName;this.SEASON_DESC = seasonDesc;}public String getSEASON_NAME() {return SEASON_NAME;}
​public String getSEASON_DESC() {return SEASON_DESC;}
}

3 泛型

3.1 泛型概述

3.1.1 生活中的例子

• 举例1：中药店，每个抽屉外面贴着标签

• 

• 举例2：超市购物架上很多瓶子，每个瓶子装的是什么，有标签

• 举例3：家庭厨房中：

Java中的泛型，就类似于上述场景中的标签。

3.1.2 泛型的引入

在Java中，我们在声明方法时，当在完成方法功能时如果有未知的数据需要参与，这些未知的数据需要在调用方法时才能确定，那么我们把这样的数据通过形参表示。在方法体中，用这个形参名来代表那个未知的数据，而调用者在调用时，对应的传入实参就可以了。

受以上启发，JDK1.5设计了泛型的概念。泛型即为“类型参数”，这个类型参数在声明它的类、接口或方法中，代表未知的某种通用类型。

举例1：

集合类在设计阶段/声明阶段不能确定这个容器到底实际存的是什么类型的对象，所以在JDK5.0之前只能把元素类型设计为Object，JDK5.0时Java引入了“参数化类型（Parameterized type）”的概念，允许我们在创建集合时指定集合元素的类型。比如：List<String>，这表明该List只能保存字符串类型的对象。

使用集合存储数据时，除了元素的类型不确定，其他部分是确定的（例如关于这个元素如何保存，如何管理等）。

举例2：

java.lang.Comparable接口和java.util.Comparator接口，是用于比较对象大小的接口。这两个接口只是限定了当一个对象大于另一个对象时返回正整数，小于返回负整数，等于返回0，但是并不确定是什么类型的对象比较大小。JDK5.0之前只能用Object类型表示，使用时既麻烦又不安全，因此 JDK5.0 给它们增加了泛型。

其中<T>就是类型参数，即泛型。

所谓泛型，就是允许在定义类、接口时通过一个标识表示类中某个属性的类型或者是某个方法的返回值或参数的类型。这个类型参数将在使用时（例如，继承或实现这个接口、创建对象或调用方法时）确定（即传入实际的类型参数，也称为类型实参）。

3.2 使用泛型举例

自从JDK5.0引入泛型的概念之后，对之前核心类库中的API做了很大的修改，例如：JDK5.0改写了集合框架中的全部接口和类、java.lang.Comparable接口、java.util.Comparator接口、Class类等。为这些接口、类增加了泛型支持，从而可以在声明变量、创建对象时传入类型实参。

3.2.1 集合中使用泛型

3.2.1.1 举例

集合中没有使用泛型时：

集合中使用泛型时：

Java泛型可以保证如果程序在编译时没有发出警告，运行时就不会产生ClassCastException异常。即，把不安全的因素在编译期间就排除了，而不是运行期；既然通过了编译，那么类型一定是符合要求的，就避免了类型转换。

同时，代码更加简洁、健壮。

把一个集合中的内容限制为一个特定的数据类型，这就是generic背后的核心思想。

举例：

//泛型在List中的使用
@Test
public void test1(){//举例：将学生成绩保存在ArrayList中//标准写法：//ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();//jdk7的新特性：类型推断ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
​list.add(56); //自动装箱list.add(76);list.add(88);list.add(89);//当添加非Integer类型数据时，编译不通过//list.add("Tom");//编译报错
​Iterator<Integer> iterator = list.iterator();while(iterator.hasNext()){//不需要强转，直接可以获取添加时的元素的数据类型Integer score = iterator.next();System.out.println(score);}
}

举例：

//泛型在Map中的使用
@Test
public void test2(){HashMap<String,Integer> map = new HashMap<>();
​map.put("Tom",67);map.put("Jim",56);map.put("Rose",88);//编译不通过//        map.put(67,"Jack");
​//遍历key集Set<String> keySet = map.keySet();for(String str:keySet){System.out.println(str);}
​//遍历value集Collection<Integer> values = map.values();Iterator<Integer> iterator = values.iterator();while(iterator.hasNext()){Integer value = iterator.next();System.out.println(value);}
​//遍历entry集Set<Map.Entry<String, Integer>> entrySet = map.entrySet();Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator1 = entrySet.iterator();while(iterator1.hasNext()){Map.Entry<String, Integer> entry = iterator1.next();String key = entry.getKey();Integer value = entry.getValue();System.out.println(key + ":" + value);}
​
}

3.2.1.2 练习

练习1：

（1）创建一个ArrayList集合对象，并指定泛型为<Integer>
​
（2）添加5个[0,100)以内的整数到集合中
​
（3）使用foreach遍历输出5个整数
​
（4）使用集合的removeIf方法删除偶数，为Predicate接口指定泛型<Ineteger>
​
（5）再使用Iterator迭代器输出剩下的元素，为Iterator接口指定泛型<Integer>

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.Random;
import java.util.function.Predicate;
​
public class TestNumber {public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> coll = new ArrayList<Integer>();Random random = new Random();for (int i = 1; i <= 5 ; i++) {coll.add(random.nextInt(100));}
​System.out.println("coll中5个随机数是：");for (Integer integer : coll) {System.out.println(integer);}//方式1：使用集合的removeIf方法删除偶数coll.removeIf(new Predicate<Integer>() {@Overridepublic boolean test(Integer integer) {return integer % 2 == 0;}});//方式2：调用Iterator接口的remove()方法//Iterator<Integer> iterator1 = coll.iterator();//while(coll.hasNext()){//    Integer i = coll.next();//   if(i % 2 == 0){//       coll.remove();//    }//}
​System.out.println("coll中删除偶数后：");Iterator<Integer> iterator = coll.iterator();while(iterator.hasNext()){Integer number = iterator.next();System.out.println(number);}
​}
}

3.2.2 比较器中使用泛型

3.2.2.1 举例

package com.atguigu.generic;
​
public class Circle{private double radius;
​public Circle(double radius) {super();this.radius = radius;}
​public double getRadius() {return radius;}
​public void setRadius(double radius) {this.radius = radius;}
​@Overridepublic String toString() {return "Circle [radius=" + radius + "]";}
​
}

使用泛型之前：

import java.util.Comparator;
​
class CircleComparator implements Comparator{@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {//强制类型转换Circle c1 = (Circle) o1;Circle c2 = (Circle) o2;return Double.compare(c1.getRadius(), c2.getRadius());}
}
//测试：
public class TestNoGeneric {public static void main(String[] args) {CircleComparator com = new CircleComparator();System.out.println(com.compare(new Circle(1), new Circle(2)));
​System.out.println(com.compare("圆1", "圆2"));//运行时异常：ClassCastException}
}

使用泛型之后：

import java.util.Comparator;
​
class CircleComparator1 implements Comparator<Circle> {
​@Overridepublic int compare(Circle o1, Circle o2) {//不再需要强制类型转换，代码更简洁return Double.compare(o1.getRadius(), o2.getRadius());}
}
​
//测试类
public class TestHasGeneric {public static void main(String[] args) {CircleComparator1 com = new CircleComparator1();System.out.println(com.compare(new Circle(1), new Circle(2)));
​//System.out.println(com.compare("圆1", "圆2"));//编译错误，因为"圆1", "圆2"不是Circle类型，是String类型，编译器提前报错，//而不是冒着风险在运行时再报错。}
}

3.2.2.2 练习

（1）声明矩形类Rectangle，包含属性长和宽，属性私有化，提供有参构造、get/set方法、重写toString方法，提供求面积和周长的方法。

（2）矩形类Rectangle实现java.lang.Comparable<T>接口，并指定泛型为<Rectangle>，重写int compareTo(T t)方法，按照矩形面积比较大小，面积相等的，按照周长比较大小。

（3）在测试类中，创建Rectangle数组，并创建5个矩形对象

（4）调用Arrays的sort方法，给矩形数组排序，并显示排序前后的结果。

public class Rectangle implements Comparable<Rectangle>{private double length;private double width;
​public Rectangle(double length, double width) {this.length = length;this.width = width;}
​public double getLength() {return length;}
​public void setLength(double length) {this.length = length;}
​public double getWidth() {return width;}
​public void setWidth(double width) {this.width = width;}//获取面积public double area(){return length * width;}//获取周长public double perimeter(){return 2 * (length + width);}
​@Overridepublic String toString() {return "Rectangle{" +"length=" + length +", width=" + width +",area =" + area() +",perimeter = " + perimeter() +'}';}
​@Overridepublic int compareTo(Rectangle o) {int compare = Double.compare(area(), o.area());return compare != 0 ? compare : Double.compare(perimeter(),o.perimeter());}
}
​

package com.atguigu.genericclass.use;
​
import java.util.Arrays;
​
public class TestRectangle {public static void main(String[] args) {Rectangle[] arr = new Rectangle[4];arr[0] = new Rectangle(6,2);arr[1] = new Rectangle(4,3);arr[2] = new Rectangle(12,1);arr[3] = new Rectangle(5,4);
​System.out.println("排序之前：");for (Rectangle rectangle : arr) {System.out.println(rectangle);}
​Arrays.sort(arr);
​System.out.println("排序之后：");for (Rectangle rectangle : arr) {System.out.println(rectangle);}}
}
​

3.2.3 相关使用说明

• 在创建集合对象的时候，可以指明泛型的类型。

  具体格式为：List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

• JDK7.0时，有新特性，可以简写为：

  List<Integer> list = new ArrayList<>(); //类型推断

• 泛型，也称为泛型参数，即参数的类型，只能使用引用数据类型进行赋值。（不能使用基本数据类型，可以使用包装类替换）

• 集合声明时，声明泛型参数。在使用集合时，可以具体指明泛型的类型。一旦指明，类或接口内部，凡是使用泛型参数的位置，都指定为具体的参数类型。如果没有指明的话，看做是Object类型。

3.3 自定义泛型结构

3.3.1 泛型的基础说明

1、<类型>这种语法形式就叫泛型。

• <类型>的形式我们称为类型参数，这里的"类型"习惯上使用T表示，是Type的缩写。即：<T>。

• <T>：代表未知的数据类型，我们可以指定为<String>，<Integer>，<Circle>等。

  • 类比方法的参数的概念，我们把<T>，称为类型形参，将<Circle>称为类型实参，有助于我们理解泛型

• 这里的T，可以替换成K，V等任意字母。

2、在哪里可以声明类型变量<T>

• 声明类或接口时，在类名或接口名后面声明泛型类型，我们把这样的类或接口称为泛型类或泛型接口。

【修饰符】 class 类名<类型变量列表> 【extends 父类】 【implements 接口们】{}
【修饰符】 interface 接口名<类型变量列表> 【implements 接口们】{}
​
//例如：
public class ArrayList<E>    
public interface Map<K,V>{....
}    

• 声明方法时，在【修饰符】与返回值类型之间声明类型变量，我们把声明了类型变量的方法，称为泛型方法。

[修饰符] <类型变量列表> 返回值类型 方法名([形参列表])[throws 异常列表]{//...
}
​
//例如：java.util.Arrays类中的
public static <T> List<T> asList(T... a){....
}

3.3.2 自定义泛型类或泛型接口

当我们在类或接口中定义某个成员时，该成员的相关类型是不确定的，而这个类型需要在使用这个类或接口时才可以确定，那么我们可以使用泛型类、泛型接口。

3.3.2.1 说明

① 我们在声明完自定义泛型类以后，可以在类的内部（比如：属性、方法、构造器中）使用类的泛型。

② 我们在创建自定义泛型类的对象时，可以指明泛型参数类型。一旦指明，内部凡是使用类的泛型参数的位置，都具体化为指定的类的泛型类型。

③ 如果在创建自定义泛型类的对象时，没有指明泛型参数类型，那么泛型将被擦除，泛型对应的类型均按照Object处理，但不等价于Object。

• 经验：泛型要使用一路都用。要不用，一路都不要用。

④ 泛型的指定中必须使用引用数据类型。不能使用基本数据类型，此时只能使用包装类替换。

⑤ 除创建泛型类对象外，子类继承泛型类时、实现类实现泛型接口时，也可以确定泛型结构中的泛型参数。

如果我们在给泛型类提供子类时，子类也不确定泛型的类型，则可以继续使用泛型参数。

我们还可以在现有的父类的泛型参数的基础上，新增泛型参数。

3.3.2.2 注意

① 泛型类可能有多个参数，此时应将多个参数一起放在尖括号内。比如：<E1,E2,E3>

② JDK7.0 开始，泛型的简化操作：ArrayList<Fruit> flist = new ArrayList<>();

③ 如果泛型结构是一个接口或抽象类，则不可创建泛型类的对象。

④ 不能使用new E[]。但是可以：E[] elements = (E[])new Object[capacity];

参考：ArrayList源码中声明：Object[] elementData，而非泛型参数类型数组。

⑤ 在类/接口上声明的泛型，在本类或本接口中即代表某种类型，但不可以在静态方法中使用类的泛型。

⑥ 异常类不能是带泛型的。

3.3.2.2 举例

举例1：

class Person<T> {// 使用T类型定义变量private T info;// 使用T类型定义一般方法public T getInfo() {return info;}public void setInfo(T info) {this.info = info;}// 使用T类型定义构造器public Person() {}public Person(T info) {this.info = info;}// static的方法中不能声明泛型//public static void show(T t) {////}// 不能在try-catch中使用泛型定义//public void test() {//try {////} catch (MyException<T> ex) {////}//}
}
​

举例2：

class Father<T1, T2> {
}
// 子类不保留父类的泛型
// 1)没有类型 擦除
class Son1 extends Father {// 等价于class Son extends Father<Object,Object>{
}
// 2)具体类型
class Son2 extends Father<Integer, String> {
}
// 子类保留父类的泛型
// 1)全部保留
class Son3<T1, T2> extends Father<T1, T2> {
}
// 2)部分保留
class Son4<T2> extends Father<Integer, T2> {
}
​

举例3：

class Father<T1, T2> {
}
// 子类不保留父类的泛型
// 1)没有类型 擦除
class Son<A, B> extends Father{//等价于class Son extends Father<Object,Object>{
}
// 2)具体类型
class Son2<A, B> extends Father<Integer, String> {
}
// 子类保留父类的泛型
// 1)全部保留
class Son3<T1, T2, A, B> extends Father<T1, T2> {
}
// 2)部分保留
class Son4<T2, A, B> extends Father<Integer, T2> {
}
​

3.2.3 练习

练习1：

声明一个学生类，该学生包含姓名、成绩，而此时学生的成绩类型不确定，为什么呢，因为，语文老师希望成绩是“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”，数学老师希望成绩是89.5, 65.0，英语老师希望成绩是'A','B','C','D','E'。那么我们在设计这个学生类时，就可以使用泛型。

​
class Student<T>{private String name;private T score;
​public Student() {super();}public Student(String name, T score) {super();this.name = name;this.score = score;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public T getScore() {return score;}public void setScore(T score) {this.score = score;}@Overridepublic String toString() {return "姓名：" + name + ", 成绩：" + score;}
}
​
public class TestStudent {public static void main(String[] args) {//语文老师使用时：Student<String> stu1 = new Student<String>("张三", "良好");
​//数学老师使用时：//Student<double> stu2 = new Student<double>("张三", 90.5);//错误，必须是引用数据类型Student<Double> stu2 = new Student<Double>("张三", 90.5);
​//英语老师使用时：Student<Character> stu3 = new Student<Character>("张三", 'C');
​//错误的指定//Student<Object> stu = new Student<String>();//错误的}
}
​

练习2：

定义个泛型类 DAO<T>，在其中定义一个Map 成员变量，Map 的键为 String 类型，值为 T 类型。
​
分别创建以下方法：
public void save(String id,T entity)： 保存 T 类型的对象到 Map 成员变量中
public T get(String id)：从 map 中获取 id 对应的对象
public void update(String id,T entity)：替换 map 中key为id的内容,改为 entity 对象
public List<T> list()：返回 map 中存放的所有 T 对象
public void delete(String id)：删除指定 id 对象
​
定义一个 User 类：
该类包含：private成员变量（int类型） id，age；（String 类型）name。
​
定义一个测试类：
创建 DAO 类的对象， 分别调用其 save、get、update、list、delete 方法来操作 User 对象，
使用 Junit 单元测试类进行测试。

代码实现：

public class DAO<T> {private Map<String,T> map ;
​{map = new HashMap<String,T>();}
​//保存 T 类型的对象到 Map 成员变量中public void save(String id,T entity){if(!map.containsKey(id)){map.put(id,entity);}
​}//从 map 中获取 id 对应的对象public T get(String id){return map.get(id);}//替换 map 中key为id的内容,改为 entity 对象public void update(String id,T entity){if(map.containsKey(id)){map.put(id,entity);}}//返回 map 中存放的所有 T 对象public List<T> list(){//错误的：
//        Collection<T> values = map.values();
//        System.out.println(values.getClass());
//        return (List<T>) values;//正确的方式1：
//        ArrayList<T> list = new ArrayList<>();
//        Collection<T> values = map.values();
//        list.addAll(values);
//        return list;//正确的方式2：Collection<T> values = map.values();ArrayList<T> list = new ArrayList<>(values);return list;}//删除指定 id 对象public void delete(String id){map.remove(id);}
}

import java.util.Objects;
​
​
public class User {private int id;private int age;private String name;
​public User() {}
​public User(int id, int age, String name) {this.id = id;this.age = age;this.name = name;}
​public int getId() {return id;}
​public void setId(int id) {this.id = id;}
​public int getAge() {return age;}
​public void setAge(int age) {this.age = age;}
​public String getName() {return name;}
​public void setName(String name) {this.name = name;}
​@Overridepublic String toString() {return "User{" +"id=" + id +", age=" + age +", name='" + name + '\'' +'}';}
​@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;User user = (User) o;return id == user.id && age == user.age && Objects.equals(name, user.name);}
​@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(id, age, name);}
}

import java.util.List;
​
public class DAOTest {public static void main(String[] args) {DAO<User> dao = new DAO<>();
​dao.save("1001",new User(1,34,"曹操"));dao.save("1002",new User(2,33,"刘备"));dao.save("1003",new User(3,24,"孙权"));
​dao.update("1002",new User(2,23,"刘禅"));
​dao.delete("1003");
​List<User> list = dao.list();for(User u : list){System.out.println(u);}}
}

3.3 自定义泛型方法

如果我们定义类、接口时没有使用<泛型参数>，但是某个方法形参类型不确定时，这个方法可以单独定义<泛型参数>。

3.3.1 说明

• 泛型方法的格式：

[访问权限]  <泛型>  返回值类型  方法名([泛型标识 参数名称])  [抛出的异常]{}

• 方法，也可以被泛型化，与其所在的类是否是泛型类没有关系。

• 泛型方法中的泛型参数在方法被调用时确定。

• 泛型方法可以根据需要，声明为static的。

3.3.2 举例

举例1：

public class DAO {
​public <E> E get(int id, E e) {
​E result = null;
​return result;}
}
​

举例2：

public static <T> void fromArrayToCollection(T[] a, Collection<T> c) {for (T o : a) {c.add(o);}
}
​
public static void main(String[] args) {Object[] ao = new Object[100];Collection<Object> co = new ArrayList<Object>();fromArrayToCollection(ao, co);
​String[] sa = new String[20];Collection<String> cs = new ArrayList<>();fromArrayToCollection(sa, cs);
​Collection<Double> cd = new ArrayList<>();// 下面代码中T是Double类，但sa是String类型，编译错误。// fromArrayToCollection(sa, cd);// 下面代码中T是Object类型，sa是String类型，可以赋值成功。fromArrayToCollection(sa, co);
}
​

举例3：

class MyArrays {public static <T> void sort(T[] arr){for (int i = 1; i < arr.length; i++) {for (int j = 0; j < arr.length-i; j++) {if(((Comparable<T>)arr[j]).compareTo(arr[j+1])>0){T temp = arr[j];arr[j] = arr[j+1];arr[j+1] = temp;}}}}
}
​
public class MyArraysTest {public static void main(String[] args) {int[] arr = {3,2,5,1,4};
//      MyArrays.sort(arr);//错误的，因为int[]不是对象数组
​String[] strings = {"hello","java","song"};MyArrays.sort(strings);System.out.println(Arrays.toString(strings));
​Circle[] circles = {new Circle(2.0),new Circle(1.2),new Circle(3.0)};MyArrays.sort(circles); //编译通过，运行报错，因为Circle没有实现Comparable接口}
}

3.3.3 练习

练习1: 泛型方法

编写一个泛型方法，实现任意引用类型数组指定位置元素交换。

public static <E> void method1( E[] e,int a,int b)

public class Exer01 {
​//编写一个泛型方法，实现任意引用类型数组指定位置元素交换。public static <E> void method( E[] arr,int a,int b){E temp = arr[a];arr[a] = arr[b];arr[b] = temp;}
​@Testpublic void testMethod(){Integer[] arr = new Integer[]{10,20,30,40};method(arr,2,3);
​for(Integer i : arr){System.out.println(i);}}
}

练习2: 泛型方法

编写一个泛型方法，接收一个任意引用类型的数组，并反转数组中的所有元素

public static <E> void method2( E[] e)

public class Exer01 {
​//编写一个泛型方法，接收一个任意引用类型的数组，并反转数组中的所有元素public static <E> void method1( E[] arr){for(int min = 0,max = arr.length - 1;min < max; min++,max--){E temp = arr[min];arr[min] = arr[max];arr[max] = temp;}}
​@Testpublic void testMethod1(){Integer[] arr = new Integer[]{10,20,30,40};method1(arr);for(Integer i : arr){System.out.println(i);}}
}

3.4 泛型在继承上的体现

如果B是A的一个子类型（子类或者子接口），而G是具有泛型声明的类或接口，G<B>并不是G<A>的子类型！

比如：String是Object的子类，但是List<String>并不是List<Object>的子类。

public void testGenericAndSubClass() {Person[] persons = null;Man[] mans = null;//Person[] 是 Man[] 的父类persons = mans;
​Person p = mans[0];
​// 在泛型的集合上List<Person> personList = null;List<Man> manList = null;//personList = manList;(报错)
}

思考：对比如下两段代码有何不同：

片段1：

public void printCollection(Collection c) {Iterator i = c.iterator();for (int k = 0; k < c.size(); k++) {System.out.println(i.next());}
}

片段2：

public void printCollection(Collection<Object> c) {for (Object e : c) {System.out.println(e);}
}

3.5 通配符的使用

当我们声明一个变量/形参时，这个变量/形参的类型是一个泛型类或泛型接口，例如：Comparator<T>类型，但是我们仍然无法确定这个泛型类或泛型接口的类型变量<T>的具体类型，此时我们考虑使用类型通配符 ? 。

3.5.1 通配符的理解

使用类型通配符：？

比如：List<?>，Map<?,?>

List<?>是List<String>、List<Object>等各种泛型List的父类。

3.5.2 通配符的读与写

写操作：

将任意元素加入到其中不是类型安全的：

Collection<?> c = new ArrayList<String>();
​
c.add(new Object()); // 编译时错误

因为我们不知道c的元素类型，我们不能向其中添加对象。add方法有类型参数E作为集合的元素类型。我们传给add的任何参数都必须是一个未知类型的子类。因为我们不知道那是什么类型，所以我们无法传任何东西进去。

唯一可以插入的元素是null，因为它是所有引用类型的默认值。

读操作：

另一方面，读取List<?>的对象list中的元素时，永远是安全的，因为不管 list 的真实类型是什么，它包含的都是Object。

举例1：

public class TestWildcard {public static void m4(Collection<?> coll){for (Object o : coll) {System.out.println(o);}}
}

举例2：

public static void main(String[] args) {List<?> list = null;list = new ArrayList<String>();list = new ArrayList<Double>();// list.add(3);//编译不通过list.add(null);
​List<String> l1 = new ArrayList<String>();List<Integer> l2 = new ArrayList<Integer>();l1.add("尚硅谷");l2.add(15);read(l1);read(l2);
}
​
public static void read(List<?> list) {for (Object o : list) {System.out.println(o);}
}
​

3.5.3 使用注意点

注意点1：编译错误：不能用在泛型方法声明上，返回值类型前面<>不能使用?

public static <?> void test(ArrayList<?> list){
}

注意点2：编译错误：不能用在泛型类的声明上

class GenericTypeClass<?>{
}

注意点3：编译错误：不能用在创建对象上，右边属于创建集合对象

ArrayList<?> list2 = new ArrayList<?>();

3.5.4 有限制的通配符

• <?>

  • 允许所有泛型的引用调用

• 通配符指定上限：<? extends 类/接口 >

  • 使用时指定的类型必须是继承某个类，或者实现某个接口，即<=

• 通配符指定下限：<? super 类/接口 >

  • 使用时指定的类型必须是操作的类或接口，或者是操作的类的父类或接口的父接口，即>=

• 说明：

  <? extends Number>     //(无穷小 , Number]
  //只允许泛型为Number及Number子类的引用调用
  ​
  <? super Number>      //[Number , 无穷大)
  //只允许泛型为Number及Number父类的引用调用
  ​
  <? extends Comparable>
  //只允许泛型为实现Comparable接口的实现类的引用调用

• 举例1

  class Creature{}
  class Person extends Creature{}
  class Man extends Person{}
  ​
  class PersonTest {public static <T extends Person> void test(T t){System.out.println(t);}
  ​public static void main(String[] args) {test(new Person());test(new Man());//The method test(T) in the type PersonTest is not //applicable for the arguments (Creature)test(new Creature());}
  }
  ​

• 举例2：

  public static void main(String[] args) {Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();getElement1(list1);getElement1(list2);//报错getElement1(list3);getElement1(list4);//报错getElement2(list1);//报错getElement2(list2);//报错getElement2(list3);getElement2(list4);}
  // 泛型的上限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的子类
  public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}
  // 泛型的下限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的父类
  public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}

• 举例3：

  public static void printCollection1(Collection<? extends Person> coll) {//Iterator只能用Iterator<?>或Iterator<? extends Person>.why?Iterator<?> iterator = coll.iterator();while (iterator.hasNext()) {Person per = iterator.next();System.out.println(per);}
  }
  ​
  public static void printCollection2(Collection<? super Person> coll) {//Iterator只能用Iterator<?>或Iterator<? super Person>.why?Iterator<?> iterator = coll.iterator();while (iterator.hasNext()) {Object obj = iterator.next();System.out.println(obj);}
  }
  ​

举例4:

@Test
public void test1(){//List<Object> list1 = null;List<Person> list2 = new ArrayList<Person>();//List<Student> list3 = null;
​List<? extends Person> list4 = null;
​list2.add(new Person());list4 = list2;
​//读取：可以读Person p1 = list4.get(0);
​//写入：除了null之外，不能写入list4.add(null);//        list4.add(new Person());//        list4.add(new Student());
​
}
​
@Test
public void test2(){//List<Object> list1 = null;List<Person> list2 = new ArrayList<Person>();//List<Student> list3 = null;
​List<? super Person> list5 = null;list2.add(new Person());
​list5 = list2;
​//读取：可以实现Object obj = list5.get(0);
​//写入:可以写入Person及Person子类的对象list5.add(new Person());list5.add(new Student());
​
}

3.5.5 泛型应用举例

举例1：泛型嵌套

public static void main(String[] args) {HashMap<String, ArrayList<Citizen>> map = new HashMap<String, ArrayList<Citizen>>();ArrayList<Citizen> list = new ArrayList<Citizen>();list.add(new Citizen("赵又廷"));list.add(new Citizen("高圆圆"));list.add(new Citizen("瑞亚"));map.put("赵又廷", list);
​Set<Entry<String, ArrayList<Citizen>>> entrySet = map.entrySet();Iterator<Entry<String, ArrayList<Citizen>>> iterator = entrySet.iterator();while (iterator.hasNext()) {Entry<String, ArrayList<Citizen>> entry = iterator.next();String key = entry.getKey();ArrayList<Citizen> value = entry.getValue();System.out.println("户主：" + key);System.out.println("家庭成员：" + value);}
}
​

举例2：个人信息设计

用户在设计类的时候往往会使用类的关联关系，例如，一个人中可以定义一个信息的属性，但是一个人可能有各种各样的信息（如联系方式、基本信息等），所以此信息属性的类型就可以通过泛型进行声明，然后只要设计相应的信息类即可。

interface Info{     // 只有此接口的子类才是表示人的信息
}
class Contact implements Info{  // 表示联系方式private String address ;    // 联系地址private String telephone ;  // 联系方式private String zipcode ;    // 邮政编码public Contact(String address,String telephone,String zipcode){this.address = address;this.telephone = telephone;this.zipcode = zipcode;}public void setAddress(String address){this.address = address ;}public void setTelephone(String telephone){this.telephone = telephone ;}public void setZipcode(String zipcode){this.zipcode = zipcode;}public String getAddress(){return this.address ;}public String getTelephone(){return this.telephone ;}public String getZipcode(){return this.zipcode;}@Overridepublic String toString() {return "Contact [address=" + address + ", telephone=" + telephone+ ", zipcode=" + zipcode + "]";}
}
class Introduction implements Info{private String name ;       // 姓名private String sex ;        // 性别private int age ;           // 年龄public Introduction(String name,String sex,int age){this.name = name;this.sex = sex;this.age = age;}public void setName(String name){this.name = name ;}public void setSex(String sex){this.sex = sex ;}public void setAge(int age){this.age = age ;}public String getName(){return this.name ;}public String getSex(){return this.sex ;}public int getAge(){return this.age ;}@Overridepublic String toString() {return "Introduction [name=" + name + ", sex=" + sex + ", age=" + age+ "]";}
}
class Person<T extends Info>{private T info ;public Person(T info){      // 通过构造器设置信息属性内容this.info = info;}public void setInfo(T info){this.info = info ;}public T getInfo(){return info ;}@Overridepublic String toString() {return "Person [info=" + info + "]";}}
public class GenericPerson{public static void main(String args[]){Person<Contact> per = null ;        // 声明Person对象per = new Person<Contact>(new Contact("北京市","01088888888","102206")) ;System.out.println(per);Person<Introduction> per2 = null ;      // 声明Person对象per2 = new Person<Introduction>(new Introduction("李雷","男",24));System.out.println(per2) ;}
}

4 注解(Annotation)

4.1 注解概述

4.1.1 什么是注解

注解（Annotation）是从JDK5.0开始引入，以“@注解名”在代码中存在。例如：

@Override

@Deprecated

@SuppressWarnings(value=”unchecked”)

Annotation 可以像修饰符一样被使用，可用于修饰包、类、构造器、方法、成员变量、参数、局部变量的声明。还可以添加一些参数值，这些信息被保存在 Annotation 的 “name=value” 对中。

注解可以在类编译、运行时进行加载，体现不同的功能。

4.1.2 注解与注释

注解也可以看做是一种注释，通过使用 Annotation，程序员可以在不改变原有逻辑的情况下，在源文件中嵌入一些补充信息。但是，注解，不同于单行注释和多行注释。

• 对于单行注释和多行注释是给程序员看的。

• 而注解是可以被编译器或其他程序读取的。程序还可以根据注解的不同，做出相应的处理。

4.1.3 注解的重要性

在JavaSE中，注解的使用目的比较简单，例如标记过时的功能，忽略警告等。在JavaEE/Android中注解占据了更重要的角色，例如用来配置应用程序的任何切面，代替JavaEE旧版中所遗留的繁冗代码和XML配置等。

未来的开发模式都是基于注解的，JPA是基于注解的，Spring2.5以上都是基于注解的，Hibernate3.x以后也是基于注解的，Struts2有一部分也是基于注解的了。注解是一种趋势，一定程度上可以说：框架 = 注解 + 反射 + 设计模式。

4.2 常见的Annotation作用

示例1：生成文档相关的注解

@author 标明开发该类模块的作者，多个作者之间使用,分割
@version 标明该类模块的版本
@see 参考转向，也就是相关主题
@since 从哪个版本开始增加的
@param 对方法中某参数的说明，如果没有参数就不能写
@return 对方法返回值的说明，如果方法的返回值类型是void就不能写
@exception 对方法可能抛出的异常进行说明 ，如果方法没有用throws显式抛出的异常就不能写

public class JavadocTest {/*** 程序的主方法，程序的入口* @param args String[] 命令行参数*/public static void main(String[] args) {}/*** 求圆面积的方法* @param radius double 半径值* @return double 圆的面积*/public static double getArea(double radius){return Math.PI * radius * radius;}
}
​

示例2：在编译时进行格式检查(JDK内置的三个基本注解)

@Override: 限定重写父类方法，该注解只能用于方法

@Deprecated: 用于表示所修饰的元素(类，方法等)已过时。通常是因为所修饰的结构危险或存在更好的选择

@SuppressWarnings: 抑制编译器警告

public class AnnotationTest{public static void main(String[] args) {@SuppressWarnings("unused")int a = 10;}@Deprecatedpublic void print(){System.out.println("过时的方法");}@Overridepublic String toString() {return "重写的toString方法()";}
}
​

示例3：跟踪代码依赖性，实现替代配置文件功能

• Servlet3.0提供了注解(annotation)，使得不再需要在web.xml文件中进行Servlet的部署。

@WebServlet("/login")
public class LoginServlet extends HttpServlet {private static final long serialVersionUID = 1L;protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) { }protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {doGet(request, response);}  
}
​

 <servlet><servlet-name>LoginServlet</servlet-name><servlet-class>com.servlet.LoginServlet</servlet-class></servlet><servlet-mapping><servlet-name>LoginServlet</servlet-name><url-pattern>/login</url-pattern></servlet-mapping>
​

• Spring框架中关于“事务”的管理

@Transactional(propagation=Propagation.REQUIRES_NEW,isolation=Isolation.READ_COMMITTED,readOnly=false,timeout=3)
public void buyBook(String username, String isbn) {//1.查询书的单价int price = bookShopDao.findBookPriceByIsbn(isbn);//2. 更新库存bookShopDao.updateBookStock(isbn);  //3. 更新用户的余额bookShopDao.updateUserAccount(username, price);
}
​

<!-- 配置事务属性 -->
<tx:advice transaction-manager="dataSourceTransactionManager" id="txAdvice"><tx:attributes><!-- 配置每个方法使用的事务属性 --><tx:method name="buyBook" propagation="REQUIRES_NEW" isolation="READ_COMMITTED"  read-only="false"  timeout="3" /></tx:attributes>
</tx:advice>
​

4.3 三个最基本的注解

4.3.1 @Override

• 用于检测被标记的方法为有效的重写方法，如果不是，则报编译错误！

• 只能标记在方法上。

• 它会被编译器程序读取。

4.3.2 @Deprecated

• 用于表示被标记的数据已经过时，不推荐使用。

• 可以用于修饰 属性、方法、构造、类、包、局部变量、参数。

• 它会被编译器程序读取。

4.3.3 @SuppressWarnings

• 抑制编译警告。当我们不希望看到警告信息的时候，可以使用 SuppressWarnings 注解来抑制警告信息

• 可以用于修饰类、属性、方法、构造、局部变量、参数

• 它会被编译器程序读取。

• 可以指定的警告类型有（了解）

  • all，抑制所有警告

  • unchecked，抑制与未检查的作业相关的警告

  • unused，抑制与未用的程式码及停用的程式码相关的警告

  • deprecation，抑制与淘汰的相关警告

  • nls，抑制与非 nls 字串文字相关的警告

  • null，抑制与空值分析相关的警告

  • rawtypes，抑制与使用 raw 类型相关的警告

  • static-access，抑制与静态存取不正确相关的警告

  • static-method，抑制与可能宣告为 static 的方法相关的警告

  • super，抑制与置换方法相关但不含 super 呼叫的警告

  • ...

示例代码：

import java.util.ArrayList;
​
public class TestAnnotation {@SuppressWarnings("all")public static void main(String[] args) {int i;
​ArrayList list = new ArrayList();list.add("hello");list.add(123);list.add("world");
​Father f = new Son();f.show();f.methodOl();}
}
​
class Father{@Deprecatedvoid show() {System.out.println("Father.show");}void methodOl() {System.out.println("Father Method");}
}
​
class Son extends Father{
/*  @Overridevoid method01() {System.out.println("Son Method");}*/
}

4.4 元注解

JDK1.5在java.lang.annotation包定义了4个标准的meta-annotation类型，它们被用来提供对其它 annotation类型作说明。

（1）@Target：用于描述注解的使用范围

• 可以通过枚举类型ElementType的10个常量对象来指定

• TYPE，METHOD，CONSTRUCTOR，PACKAGE.....

（2）@Retention：用于描述注解的生命周期

• 可以通过枚举类型RetentionPolicy的3个常量对象来指定

• SOURCE（源代码）、CLASS（字节码）、RUNTIME（运行时）

• 唯有RUNTIME阶段才能被反射读取到。

（3）@Documented：表明这个注解应该被 javadoc工具记录。

（4）@Inherited：允许子类继承父类中的注解

示例代码：

package java.lang;
​
import java.lang.annotation.*;
​
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Override {
}

package java.lang;
​
import java.lang.annotation.*;
import static java.lang.annotation.ElementType.*;
​
@Target({TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_VARIABLE})
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface SuppressWarnings {String[] value();
}

package java.lang;
​
import java.lang.annotation.*;
import static java.lang.annotation.ElementType.*;
​
@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(value={CONSTRUCTOR, FIELD, LOCAL_VARIABLE, METHOD, PACKAGE, PARAMETER, TYPE})
public @interface Deprecated {
}

拓展：元数据

String name = "Tom";

4.5 自定义注解的使用

一个完整的注解应该包含三个部分： （1）声明 （2）使用 （3）读取

4.5.1 声明自定义注解

【元注解】
【修饰符】 @interface 注解名{【成员列表】
}

• 自定义注解可以通过四个元注解@Retention,@Target，@Inherited,@Documented，分别说明它的声明周期，使用位置，是否被继承，是否被生成到API文档中。

• Annotation 的成员在 Annotation 定义中以无参数有返回值的抽象方法的形式来声明，我们又称为配置参数。返回值类型只能是八种基本数据类型、String类型、Class类型、enum类型、Annotation类型、以上所有类型的数组

• 可以使用 default 关键字为抽象方法指定默认返回值

• 如果定义的注解含有抽象方法，那么使用时必须指定返回值，除非它有默认值。格式是“方法名 = 返回值”，如果只有一个抽象方法需要赋值，且方法名为value，可以省略“value=”，所以如果注解只有一个抽象方法成员，建议使用方法名value。

import java.lang.annotation.*;
​
@Inherited
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Table {String value();
}

import java.lang.annotation.*;
​
@Inherited
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Column {String columnName();String columnType();
}

4.5.2 使用自定义注解

@Table("t_stu")
public class Student {@Column(columnName = "sid",columnType = "int")private int id;@Column(columnName = "sname",columnType = "varchar(20)")private String name;
​public int getId() {return id;}
​public void setId(int id) {this.id = id;}
​public String getName() {return name;}
​public void setName(String name) {this.name = name;}
​@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"id=" + id +", name='" + name + '\'' +'}';}
}
​

4.5.3 读取和处理自定义注解

自定义注解必须配上注解的信息处理流程才有意义。

我们自己定义的注解，只能使用反射的代码读取。所以自定义注解的声明周期必须是RetentionPolicy.RUNTIME。

4.6 JUnit单元测试

4.6.1 测试分类

黑盒测试：不需要写代码，给输入值，看程序是否能够输出期望的值。

白盒测试：需要写代码的。

4.6.2 JUnit单元测试介绍

JUnit 是由 Erich Gamma 和 Kent Beck 编写的一个测试框架（regression testing framework），供Java开发人员编写单元测试之用。

JUnit测试是程序员测试，即所谓白盒测试，因为程序员知道被测试的软件如何（How）完成功能和完成什么样（What）的功能。

要使用JUnit，必须在项目的编译路径中引入JUnit的库，即相关的.class文件组成的jar包。jar就是一个压缩包，压缩包都是开发好的第三方（Oracle公司第一方，我们自己第二方，其他都是第三方）工具类，都是以class文件形式存在的。

4.6.3 引入本地JUnit.jar

第1步：在项目中File-Project Structure中操作：添加Libraries库

其中，junit-libs包内容如下：

第2步：选择要在哪些module中应用JUnit库

第3步：检查是否应用成功

注意Scope：选择Compile，否则编译时，无法使用JUnit。

第4步：下次如果有新的模块要使用该libs库，这样操作即可

4.6.4 编写和运行@Test单元测试方法

JUnit4版本，要求@Test标记的方法必须满足如下要求：

• 所在的类必须是public的，非抽象的，包含唯一的无参构造器。

• @Test标记的方法本身必须是public，非抽象的，非静态的，void无返回值，()无参数的。

import org.junit.Test;
​
public class TestJUnit {@Testpublic void test01(){System.out.println("TestJUnit.test01");}
​@Testpublic void test02(){System.out.println("TestJUnit.test02");}
​@Testpublic void test03(){System.out.println("TestJUnit.test03");}
}

4.6.5 设置执行JUnit用例时支持控制台输入

1. 设置数据：

默认情况下，在单元测试方法中使用Scanner时，并不能实现控制台数据的输入。需要做如下设置：

在idea64.exe.vmoptions配置文件中加入下面一行设置，重启idea后生效。

-Deditable.java.test.console=true

2. 配置文件位置：

添加完成之后，重启IDEA即可。

3. 如果上述位置设置不成功，需要继续修改如下位置

修改位置1：IDEA安装目录的bin目录（例如：D:\develop_tools\IDEA\IntelliJ IDEA 2022.1.2\bin）下的idea64.exe.vmoptions文件。

修改位置2：C盘的用户目录C:\Users\用户名\AppData\Roaming\JetBrains\IntelliJIdea2022.1 下的idea64.exe.vmoptions`件。

5 异常的处理

5.1 异常处理概述

在编写程序时，经常要在可能出现错误的地方加上检测的代码，如进行x/y运算时，要检测分母为0，数据为空，输入的不是数据而是字符等。过多的if-else分支会导致程序的代码加长、臃肿，可读性差，程序员需要花很大的精力“堵漏洞”。因此采用异常处理机制。

Java异常处理

Java采用的异常处理机制，是将异常处理的程序代码集中在一起，与正常的程序代码分开，使得程序简洁、优雅，并易于维护。

Java异常处理的方式：

方式一：try-catch-finally

方式二：throws + 异常类型

5.2 方式1：捕获异常（try-catch-finally）

Java提供了异常处理的抓抛模型。

• 前面提到，Java程序的执行过程中如出现异常，会生成一个异常类对象，该异常对象将被提交给Java运行时系统，这个过程称为抛出(throw)异常。

• 如果一个方法内抛出异常，该异常对象会被抛给调用者方法中处理。如果异常没有在调用者方法中处理，它继续被抛给这个调用方法的上层方法。这个过程将一直继续下去，直到异常被处理。这一过程称为捕获(catch)异常。

• 如果一个异常回到main()方法，并且main()也不处理，则程序运行终止。

5.2.1 try-catch-finally基本格式

捕获异常语法如下：

try{......  //可能产生异常的代码
}
catch( 异常类型1 e ){......  //当产生异常类型1型异常时的处置措施
}
catch( 异常类型2 e ){......  //当产生异常类型2型异常时的处置措施
}  
finally{...... //无论是否发生异常，都无条件执行的语句
} 
​

1、整体执行过程：

当某段代码可能发生异常，不管这个异常是编译时异常（受检异常）还是运行时异常（非受检异常），我们都可以使用try块将它括起来，并在try块下面编写catch分支尝试捕获对应的异常对象。

• 如果在程序运行时，try块中的代码没有发生异常，那么catch所有的分支都不执行。

• 如果在程序运行时，try块中的代码发生了异常，根据异常对象的类型，将从上到下选择第一个匹配的catch分支执行。此时try中发生异常的语句下面的代码将不执行，而整个try...catch之后的代码可以继续运行。

• 如果在程序运行时，try块中的代码发生了异常，但是所有catch分支都无法匹配（捕获）这个异常，那么JVM将会终止当前方法的执行，并把异常对象“抛”给调用者。如果调用者不处理，程序就挂了。

2、try

• 捕获异常的第一步是用try{…}语句块选定捕获异常的范围，将可能出现异常的业务逻辑代码放在try语句块中。

3、catch (Exceptiontype e)

• catch分支，分为两个部分，catch()中编写异常类型和异常参数名，{}中编写如果发生了这个异常，要做什么处理的代码。

• 如果明确知道产生的是何种异常，可以用该异常类作为catch的参数；也可以用其父类作为catch的参数。

  比如：可以用ArithmeticException类作为参数的地方，就可以用RuntimeException类作为参数，或者用所有异常的父类Exception类作为参数。但不能是与ArithmeticException类无关的异常，如NullPointerException（catch中的语句将不会执行）。

• 每个try语句块可以伴随一个或多个catch语句，用于处理可能产生的不同类型的异常对象。

• 如果有多个catch分支，并且多个异常类型有父子类关系，必须保证小的子异常类型在上，大的父异常类型在下。否则，报错。

• catch中常用异常处理的方式

  • public String getMessage()：获取异常的描述信息，返回字符串

  • public void printStackTrace()：打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台。包含了异常的类型、异常的原因、还包括异常出现的位置，在开发和调试阶段，都得使用printStackTrace()。

5.2.2 使用举例

举例1：

public class IndexOutExp {public static void main(String[] args) {String friends[] = { "lisa", "bily", "kessy" };try {for (int i = 0; i < 5; i++) {System.out.println(friends[i]);}} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {System.out.println("index err");}System.out.println("\nthis is the end");}
}
​

举例2：

public class DivideZero1 {int x;public static void main(String[] args) {int y;DivideZero1 c = new DivideZero1();try {y = 3 / c.x;} catch (ArithmeticException e) {System.out.println("divide by zero error!");}System.out.println("program ends ok!");}
}
​

举例3：

@Test
public void test1(){try{String str1 = "atguigu.com";str1 = null;System.out.println(str1.charAt(0));}catch(NullPointerException e){//异常的处理方式1System.out.println("不好意思，亲~出现了小问题，正在加紧解决...");  }catch(ClassCastException e){//异常的处理方式2System.out.println("出现了类型转换的异常");}catch(RuntimeException e){//异常的处理方式3System.out.println("出现了运行时异常");}//此处的代码，在异常被处理了以后，是可以正常执行的System.out.println("hello");
}

5.2.3 finally使用及举例

• 因为异常会引发程序跳转，从而会导致有些语句执行不到。而程序中有一些特定的代码无论异常是否发生，都需要执行。例如，数据库连接、输入流输出流、Socket连接、Lock锁的关闭等，这样的代码通常就会放到finally块中。所以，我们通常将一定要被执行的代码声明在finally中。

  • 唯一的例外，使用 System.exit(0) 来终止当前正在运行的 Java 虚拟机。

• 不论在try代码块中是否发生了异常事件，catch语句是否执行，catch语句是否有异常，catch语句中是否有return，finally块中的语句都会被执行。

• finally语句和catch语句是可选的，但finally不能单独使用。

  try{}finally{} 

举例1：确保资源关闭

import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;
​
public class TestFinally {public static void main(String[] args) {Scanner input = new Scanner(System.in);try {System.out.print("请输入第一个整数：");int a = input.nextInt();System.out.print("请输入第二个整数：");int b = input.nextInt();int result = a/b;System.out.println(a + "/" + b +"=" + result);} catch (InputMismatchException e) {System.out.println("数字格式不正确，请输入两个整数");}catch (ArithmeticException e){System.out.println("第二个整数不能为0");} finally {System.out.println("程序结束，释放资源");input.close();}}@Testpublic void test1(){FileInputStream fis = null;try{File file = new File("hello1.txt");fis = new FileInputStream(file);//FileNotFoundExceptionint b = fis.read();//IOExceptionwhile(b != -1){System.out.print((char)b);b = fis.read();//IOException}
​}catch(IOException e){e.printStackTrace();}finally{try {if(fis != null)fis.close();//IOException} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}   }}
}

举例2：从try回来

public class FinallyTest1 {public static void main(String[] args) {int result = test("12");System.out.println(result);}
​public static int test(String str){try{Integer.parseInt(str);return 1;}catch(NumberFormatException e){return -1;}finally{System.out.println("test结束");}}
}

举例3：从catch回来

public class FinallyTest2 {public static void main(String[] args) {int result = test("a");System.out.println(result);}
​public static int test(String str) {try {Integer.parseInt(str);return 1;} catch (NumberFormatException e) {return -1;} finally {System.out.println("test结束");}}
}

举例4：从finally回来

public class FinallyTest3 {public static void main(String[] args) {int result = test("a");System.out.println(result);}
​public static int test(String str) {try {Integer.parseInt(str);return 1;} catch (NumberFormatException e) {return -1;} finally {System.out.println("test结束");return 0;}}
}

笔试题：

public class ExceptionTest {public static void main(String[] args) {int result = test();System.out.println(result); //100}
​public static int test(){int i = 100;try {return i;} finally {i++;}}
}

笔试题：final、finally、finalize有什么区别？

5.2.4 异常处理的体会

• 前面使用的异常都是RuntimeException类或是它的子类，这些类的异常的特点是：即使没有使用try和catch捕获，Java自己也能捕获，并且编译通过 ( 但运行时会发生异常使得程序运行终止 )。所以，对于这类异常，可以不作处理，因为这类异常很普遍，若全处理可能会对程序的可读性和运行效率产生影响。

• 如果抛出的异常是IOException等类型的非运行时异常，则必须捕获，否则编译错误。也就是说，我们必须处理编译时异常，将异常进行捕捉，转化为运行时异常。

5.3 方式2：声明抛出异常类型（throws）

• 如果在编写方法体的代码时，某句代码可能发生某个编译时异常，不处理编译不通过，但是在当前方法体中可能不适合处理或无法给出合理的处理方式，则此方法应显示地声明抛出异常，表明该方法将不对这些异常进行处理，而由该方法的调用者负责处理。

  

• 具体方式：在方法声明中用throws语句可以声明抛出异常的列表，throws后面的异常类型可以是方法中产生的异常类型，也可以是它的父类。

5.3.1 throws基本格式

声明异常格式：

修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2…{   }  

在throws后面可以写多个异常类型，用逗号隔开。

举例：

public void readFile(String file)  throws FileNotFoundException,IOException {...// 读文件的操作可能产生FileNotFoundException或IOException类型的异常FileInputStream fis = new FileInputStream(file);//...
}
​

5.3.2 throws 使用举例

举例：针对于编译时异常

public class TestThrowsCheckedException {public static void main(String[] args) {System.out.println("上课.....");try {afterClass();//换到这里处理异常} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();System.out.println("准备提前上课");}System.out.println("上课.....");}
​public static void afterClass() throws InterruptedException {for(int i=10; i>=1; i--){Thread.sleep(1000);//本来应该在这里处理异常System.out.println("距离上课还有：" + i + "分钟");}}
}
​

举例：针对于运行时异常：

throws后面也可以写运行时异常类型，只是运行时异常类型，写或不写对于编译器和程序执行来说都没有任何区别。如果写了，唯一的区别就是调用者调用该方法后，使用try...catch结构时，IDEA可以获得更多的信息，需要添加哪种catch分支。

import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;
​
public class TestThrowsRuntimeException {public static void main(String[] args) {Scanner input = new Scanner(System.in);try {System.out.print("请输入第一个整数：");int a = input.nextInt();System.out.print("请输入第二个整数：");int b = input.nextInt();int result = divide(a,b);System.out.println(a + "/" + b +"=" + result);} catch (ArithmeticException | InputMismatchException e) {e.printStackTrace();} finally {input.close();}}
​public static int divide(int a, int b)throws ArithmeticException{return a/b;}
}
​

5.3.3 方法重写中throws的要求

方法重写时，对于方法签名是有严格要求的。复习：

（1）方法名必须相同
（2）形参列表必须相同
（3）返回值类型- 基本数据类型和void：必须相同- 引用数据类型：<=
（4）权限修饰符：>=，而且要求父类被重写方法在子类中是可见的
（5）不能是static，final修饰的方法

此外，对于throws异常列表要求：

• 如果父类被重写方法的方法签名后面没有 “throws 编译时异常类型”，那么重写方法时，方法签名后面也不能出现“throws 编译时异常类型”。

• 如果父类被重写方法的方法签名后面有 “throws 编译时异常类型”，那么重写方法时，throws的编译时异常类型必须 <= 被重写方法throws的编译时异常类型，或者不throws编译时异常。

• 方法重写，对于“throws 运行时异常类型”没有要求。

import java.io.IOException;
​
class Father{public void method()throws Exception{System.out.println("Father.method");}
}
class Son extends Father{@Overridepublic void method() throws IOException,ClassCastException {System.out.println("Son.method");}
}

5.4 两种异常处理方式的选择

前提：对于异常，使用相应的处理方式。此时的异常，主要指的是编译时异常。

• 如果程序代码中，涉及到资源的调用（流、数据库连接、网络连接等），则必须考虑使用try-catch-finally来处理，保证不出现内存泄漏。

• 如果父类被重写的方法没有throws异常类型，则子类重写的方法中如果出现异常，只能考虑使用try-catch-finally进行处理，不能throws。

• 开发中，方法a中依次调用了方法b,c,d等方法，方法b,c,d之间是递进关系。此时，如果方法b,c,d中有异常，我们通常选择使用throws，而方法a中通常选择使用try-catch-finally。

6 多线程

6.1 创建和启动线程

6.1.1 概述

• Java语言的JVM允许程序运行多个线程，使用java.lang.Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。

• Thread类的特性

  • 每个线程都是通过某个特定Thread对象的run()方法来完成操作的，因此把run()方法体称为线程执行体。

  • 通过该Thread对象的start()方法来启动这个线程，而非直接调用run()

  • 要想实现多线程，必须在主线程中创建新的线程对象。

6.1.2 方式1：继承Thread类

Java通过继承Thread类来创建并启动多线程的步骤如下：

1. 定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务

2. 创建Thread子类的实例，即创建了线程对象

3. 调用线程对象的start()方法来启动该线程

代码如下：

​
//自定义线程类
public class MyThread extends Thread {//定义指定线程名称的构造方法public MyThread(String name) {//调用父类的String参数的构造方法，指定线程的名称super(name);}/*** 重写run方法，完成该线程执行的逻辑*/@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println(getName()+"：正在执行！"+i);}}
}

测试类：

public class TestMyThread {public static void main(String[] args) {//创建自定义线程对象1MyThread mt1 = new MyThread("子线程1");//开启子线程1mt1.start();//创建自定义线程对象2MyThread mt2 = new MyThread("子线程2");//开启子线程2mt2.start();//在主方法中执行for循环for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println("main线程！"+i);}}
}
​

注意：

1. 如果自己手动调用run()方法，那么就只是普通方法，没有启动多线程模式。

2. run()方法由JVM调用，什么时候调用，执行的过程控制都有操作系统的CPU调度决定。

3. 想要启动多线程，必须调用start方法。

4. 一个线程对象只能调用一次start()方法启动，如果重复调用了，则将抛出以上的异常“IllegalThreadStateException”。

6.1.3 方式2：实现Runnable接口

Java有单继承的限制，当我们无法继承Thread类时，那么该如何做呢？在核心类库中提供了Runnable接口，我们可以实现Runnable接口，重写run()方法，然后再通过Thread类的对象代理启动和执行我们的线程体run()方法

步骤如下：

1. 定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。

2. 创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的target参数来创建Thread对象，该Thread对象才是真正 的线程对象。

3. 调用线程对象的start()方法，启动线程。调用Runnable接口实现类的run方法。

代码如下：

public class MyRunnable implements Runnable {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 20; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);}}
}

测试类：

package com.atguigu.thread;
​
public class TestMyRunnable {public static void main(String[] args) {//创建自定义类对象  线程任务对象MyRunnable mr = new MyRunnable();//创建线程对象Thread t = new Thread(mr, "长江");t.start();for (int i = 0; i < 20; i++) {System.out.println("黄河 " + i);}}
}

通过实现Runnable接口，使得该类有了多线程类的特征。所有的分线程要执行的代码都在run方法里面。

在启动的多线程的时候，需要先通过Thread类的构造方法Thread(Runnable target) 构造出对象，然后调用Thread对象的start()方法来运行多线程代码。

实际上，所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此，不管是继承Thread类还是实现 Runnable接口来实现多线程，最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的，熟悉Thread类的API是进行多线程编程的基础。

说明：Runnable对象仅仅作为Thread对象的target，Runnable实现类里包含的run()方法仅作为线程执行体。 而实际的线程对象依然是Thread实例，只是该Thread线程负责执行其target的run()方法。

6.1.4 变形写法

使用匿名内部类对象来实现线程的创建和启动

new Thread("新的线程！"){@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println(getName()+"：正在执行！"+i);}}
}.start();

new Thread(new Runnable(){@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"：" + i);}}
}).start();

6.1.5 对比两种方式

联系

Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。即：

public class Thread extends Object implements Runnable

区别

• 继承Thread：线程代码存放Thread子类run方法中。

• 实现Runnable：线程代码存在接口的子类的run方法。

实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势

• 避免了单继承的局限性

• 多个线程可以共享同一个接口实现类的对象，非常适合多个相同线程来处理同一份资源。

• 增加程序的健壮性，实现解耦操作，代码可以被多个线程共享，代码和线程独立。

6.1.6 练习

创建两个分线程，让其中一个线程输出1-100之间的偶数，另一个线程输出1-100之间的奇数。

6.2 Thread类的常用结构

6.2.1 构造器

• public Thread() :分配一个新的线程对象。

• public Thread(String name) :分配一个指定名字的新的线程对象。

• public Thread(Runnable target) :指定创建线程的目标对象，它实现了Runnable接口中的run方法

• public Thread(Runnable target,String name) :分配一个带有指定目标新的线程对象并指定名字。

6.2.2 常用方法系列1

• public void run() :此线程要执行的任务在此处定义代码。

• public void start() :导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。

• public String getName() :获取当前线程名称。

• public void setName(String name)：设置该线程名称。

• public static Thread currentThread() :返回对当前正在执行的线程对象的引用。在Thread子类中就是this，通常用于主线程和Runnable实现类

• public static void sleep(long millis) :使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停（暂时停止执行）。

• public static void yield()：yield只是让当前线程暂停一下，让系统的线程调度器重新调度一次，希望优先级与当前线程相同或更高的其他线程能够获得执行机会，但是这个不能保证，完全有可能的情况是，当某个线程调用了yield方法暂停之后，线程调度器又将其调度出来重新执行。

6.2.3 常用方法系列2

• public final boolean isAlive()：测试线程是否处于活动状态。如果线程已经启动且尚未终止，则为活动状态。

• void join() ：等待该线程终止。

  void join(long millis) ：等待该线程终止的时间最长为 millis 毫秒。如果millis时间到，将不再等待。

  void join(long millis, int nanos) ：等待该线程终止的时间最长为 millis 毫秒 + nanos 纳秒。

• public final void stop()：已过时，不建议使用。强行结束一个线程的执行，直接进入死亡状态。run()即刻停止，可能会导致一些清理性的工作得不到完成，如文件，数据库等的关闭。同时，会立即释放该线程所持有的所有的锁，导致数据得不到同步的处理，出现数据不一致的问题。

• void suspend() / void resume() : 这两个操作就好比播放器的暂停和恢复。二者必须成对出现，否则非常容易发生死锁。suspend()调用会导致线程暂停，但不会释放任何锁资源，导致其它线程都无法访问被它占用的锁，直到调用resume()。已过时，不建议使用。

6.2.4 常用方法系列3

每个线程都有一定的优先级，同优先级线程组成先进先出队列（先到先服务），使用分时调度策略。优先级高的线程采用抢占式策略，获得较多的执行机会。每个线程默认的优先级都与创建它的父线程具有相同的优先级。

• Thread类的三个优先级常量：

  • MAX_PRIORITY（10）：最高优先级

  • MIN _PRIORITY （1）：最低优先级

  • NORM_PRIORITY （5）：普通优先级，默认情况下main线程具有普通优先级。

• public final int getPriority() ：返回线程优先级

• public final void setPriority(int newPriority) ：改变线程的优先级，范围在[1,10]之间。

练习：获取main线程对象的名称和优先级。

声明一个匿名内部类继承Thread类，重写run方法，在run方法中获取线程名称和优先级。设置该线程优先级为最高优先级并启动该线程。

    public static void main(String[] args) {Thread t = new Thread(){public void run(){System.out.println(getName() + "的优先级：" + getPriority());}};t.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);t.start();System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"的优先级：" +                                                Thread.currentThread().getPriority());}

案例：

• 声明一个匿名内部类继承Thread类，重写run方法，实现打印[1,100]之间的偶数，要求每隔1秒打印1个偶数。

• 声明一个匿名内部类继承Thread类，重写run方法，实现打印[1,100]之间的奇数，

  • 当打印到5时，让奇数线程暂停一下，再继续。

  • 当打印到5时，让奇数线程停下来，让偶数线程执行完再打印。

​
public class TestThreadStateChange {public static void main(String[] args) {Thread te = new Thread() {@Overridepublic void run() {for (int i = 2; i <= 100; i += 2) {System.out.println("偶数线程：" + i);try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}};te.start();
​Thread to = new Thread() {@Overridepublic void run() {for (int i = 1; i <= 100; i += 2) {System.out.println("奇数线程：" + i);if (i == 5) {
//                        Thread.yield();try {te.join();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}
​}}};to.start();}
}

6.2.5 守护线程（了解）

有一种线程，它是在后台运行的，它的任务是为其他线程提供服务的，这种线程被称为“守护线程”。JVM的垃圾回收线程就是典型的守护线程。

守护线程有个特点，就是如果所有非守护线程都死亡，那么守护线程自动死亡。形象理解：兔死狗烹，鸟尽弓藏

调用setDaemon(true)方法可将指定线程设置为守护线程。必须在线程启动之前设置，否则会报IllegalThreadStateException异常。

调用isDaemon()可以判断线程是否是守护线程。

public class TestThread {public static void main(String[] args) {MyDaemon m = new MyDaemon();m.setDaemon(true);m.start();
​for (int i = 1; i <= 100; i++) {System.out.println("main:" + i);}}
}
​
class MyDaemon extends Thread {public void run() {while (true) {System.out.println("我一直守护者你...");try {Thread.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}

6.3 多线程的生命周期

Java语言使用Thread类及其子类的对象来表示线程，在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下一些状态：

6.3.1 JDK1.5之前：5种状态

线程的生命周期有五种状态：新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、死亡（Dead）。CPU需要在多条线程之间切换，于是线程状态会多次在运行、阻塞、就绪之间切换。

1.新建

当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时，新生的线程对象处于新建状态。此时它和其他Java对象一样，仅仅由JVM为其分配了内存，并初始化了实例变量的值。此时的线程对象并没有任何线程的动态特征，程序也不会执行它的线程体run()。

2.就绪

但是当线程对象调用了start()方法之后，就不一样了，线程就从新建状态转为就绪状态。JVM会为其创建方法调用栈和程序计数器，当然，处于这个状态中的线程并没有开始运行，只是表示已具备了运行的条件，随时可以被调度。至于什么时候被调度，取决于JVM里线程调度器的调度。

注意：

程序只能对新建状态的线程调用start()，并且只能调用一次，如果对非新建状态的线程，如已启动的线程或已死亡的线程调用start()都会报错IllegalThreadStateException异常。

3.运行

如果处于就绪状态的线程获得了CPU资源时，开始执行run()方法的线程体代码，则该线程处于运行状态。如果计算机只有一个CPU核心，在任何时刻只有一个线程处于运行状态，如果计算机有多个核心，将会有多个线程并行(Parallel)执行。

当然，美好的时光总是短暂的，而且CPU讲究雨露均沾。对于抢占式策略的系统而言，系统会给每个可执行的线程一个小时间段来处理任务，当该时间用完，系统会剥夺该线程所占用的资源，让其回到就绪状态等待下一次被调度。此时其他线程将获得执行机会，而在选择下一个线程时，系统会适当考虑线程的优先级。

4.阻塞

当在运行过程中的线程遇到如下情况时，会让出 CPU 并临时中止自己的执行，进入阻塞状态：

• 线程调用了sleep()方法，主动放弃所占用的CPU资源；

• 线程试图获取一个同步监视器，但该同步监视器正被其他线程持有；

• 线程执行过程中，同步监视器调用了wait()，让它等待某个通知（notify）；

• 线程执行过程中，同步监视器调用了wait(time)

• 线程执行过程中，遇到了其他线程对象的加塞（join）；

• 线程被调用suspend方法被挂起（已过时，因为容易发生死锁）；

当前正在执行的线程被阻塞后，其他线程就有机会执行了。针对如上情况，当发生如下情况时会解除阻塞，让该线程重新进入就绪状态，等待线程调度器再次调度它：

• 线程的sleep()时间到；

• 线程成功获得了同步监视器；

• 线程等到了通知(notify)；

• 线程wait的时间到了

• 加塞的线程结束了；

• 被挂起的线程又被调用了resume恢复方法（已过时，因为容易发生死锁）；

5.死亡

线程会以以下三种方式之一结束，结束后的线程就处于死亡状态：

• run()方法执行完成，线程正常结束

• 线程执行过程中抛出了一个未捕获的异常（Exception）或错误（Error）

• 直接调用该线程的stop()来结束该线程（已过时）

6.3.2 JDK1.5及之后：6种状态

在java.lang.Thread.State的枚举类中这样定义：

public enum State {NEW,RUNNABLE,BLOCKED,WAITING,TIMED_WAITING,TERMINATED;
}

• NEW（新建）：线程刚被创建，但是并未启动。还没调用start方法。

• RUNNABLE（可运行）：这里没有区分就绪和运行状态。因为对于Java对象来说，只能标记为可运行，至于什么时候运行，不是JVM来控制的了，是OS来进行调度的，而且时间非常短暂，因此对于Java对象的状态来说，无法区分。

• Teminated（被终止）：表明此线程已经结束生命周期，终止运行。

• 重点说明，根据Thread.State的定义，阻塞状态分为三种：BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING。

  • BLOCKED（锁阻塞）：在API中的介绍为：一个正在阻塞、等待一个监视器锁（锁对象）的线程处于这一状态。只有获得锁对象的线程才能有执行机会。

    • 比如，线程A与线程B代码中使用同一锁，如果线程A获取到锁，线程A进入到Runnable状态，那么线程B就进入到Blocked锁阻塞状态。

  • TIMED_WAITING（计时等待）：在API中的介绍为：一个正在限时等待另一个线程执行一个（唤醒）动作的线程处于这一状态。

    • 当前线程执行过程中遇到Thread类的sleep或join，Object类的wait，LockSupport类的park方法，并且在调用这些方法时，设置了时间，那么当前线程会进入TIMED_WAITING，直到时间到，或被中断。

  • WAITING（无限等待）：在API中介绍为：一个正在无限期等待另一个线程执行一个特别的（唤醒）动作的线程处于这一状态。

    • 当前线程执行过程中遇到遇到Object类的wait，Thread类的join，LockSupport类的park方法，并且在调用这些方法时，没有指定时间，那么当前线程会进入WAITING状态，直到被唤醒。

      • 通过Object类的wait进入WAITING状态的要有Object的notify/notifyAll唤醒；

      • 通过Condition的await进入WAITING状态的要有Condition的signal方法唤醒；

      • 通过LockSupport类的park方法进入WAITING状态的要有LockSupport类的unpark方法唤醒

      • 通过Thread类的join进入WAITING状态，只有调用join方法的线程对象结束才能让当前线程恢复；