Java核心技术 卷1-总结-7

news2024/12/24 2:16:35

Java核心技术 卷1-总结-7

  • lambda 表达式
    • 方法引用
    • 构造器引用
    • 变量作用域
    • 异常分类
    • 声明受查异常

lambda 表达式

方法引用

有时， 可能已经有现成的方法可以完成你想要传递到其他代码的某个动作。例如， 假设你希望只要出现一个定时器事件就打印这个事件对象。当然，为此也可以调用：

Timer t = new Timer(1000, event -> System.out.println(event));

但是，如果直接把 println 方法传递到Timer构造器就更好了。具体做法如下：

Timer t = new Timer(1000, System.out::println);

表达式 System.out::println是一个方法引用（method reference），它等价于lambda 表达式x->System.out.println(x)。
假设你想对字符串排序，而不考虑字母的大小写。可以传递以下方法表达式：

Arrays.sort(strings, String::compareToIgnoreCase)

从这些例子可以看出，要用::操作符分隔方法名与对象或类名。主要有3种情况：

  • object::instanceMethod
  • Class::staticMethod
  • Class::instanceMethod

在前2种情况中，方法引用等价于提供方法参数的lambda表达式。前面已经提到，System.out::printin等价于x->System.out.println(x)。类似地，Math::pow 等价于(x，y) -> Math.pow(x,y)。
对于第3种情况、第1个参数会成为方法的目标。例如，
String::compareTolgnoreCase等同于(x，y) -> x.compareTolgnoreCase(y)

如果有多个同名的重载方法，编译器就会尝试从上下文中找出你指的那一个方法。 例如，Math.max 方法有两个版本，一个用于整数，另一个用于double值。选择哪一个版本取决于Math::max转换为哪个函数式接口的方法参数。类似于lambda表达式，方法引用不能独立存在，总是会转换为函数式接口的实例。

可以在方法引用中使用this参数。 例如，this::equals等同于x->this.equals(x)。使用super也是合法的。下面的方法表达式super::instanceMethod使用this作为目标，会调用给定方法的超类版本。

构造器引用

构造器引用与方法引用很类似，只不过方法名为new。 例如，Person::new是Person构造器的一个引用。构造器取决于上下文。

变量作用域

通常，你可能希望能够在lambda表达式中访问外围方法或类中的变量。考虑下面这个例子：

public static void repeatMessage(String text, int delay) { 
	ActionListener listener = event -> {
		System.out.println(text);
		Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
		};
	new Timer(delay, listener).start();
}

调用：repeatMessage("Hello",1000);// Prints Hello every 1,000 milliseconds。lambda表达式中的变量text并不是在这个lambda表达式中定义的。repeatMessage方法的一个参数变量。lambda表达式的代码可能会在repeatMessage调用返回很久以后才运行，而那时这个参数变量已经不存在了。如何保留text 变量呢？

要了解到底会发生什么，下面来巩固我们对lambda表达式的理解。lambda表达式有3 个部分：

  • 一个代码块；
  • 参数；
  • 自由变量的值，这是指非参数而且不在代码中定义的变量。

在上述例子中，这个lambda表达式有1个自由变量text。表示lambda表达式的数据结构必须存储自由变量的值，在这里就是字符串"Hello"。它被lambda表达式捕获（captured）。（具体的实现细节：例如，可以把一个lambda表达式转换为包含一个方法的对象，这样自由变量的值就会复制到这个对象的实例变量中。）

lambda表达式可以捕获外围作用域中变量的值。 要确保所捕获的值是明确定义的，这里有一个重要的限制。在lambda表达式中，只能引用值不会改变的变量。 例如，下面的做法是不合法的：

public static void countDown(int start, int delay) {
	ActionListener listener = event -> {
		start--; // Error: Can't mutate captured variable 
		System.out.println(start);
		};
	new Timer(delay, listener).start();
}

之所以有这个限制是有原因的。如果在lambda表达式中改变变量，并发执行多个动作时就会不安全。

另外如果在lambda表达式中引用变量，而这个变量可能在外部改变，这也是不合法的。 例如，下面就是不合法的：

public static void repeat(String text,int count) {
	for (int i= 1; i<= count; i++) {
		ActionListener listener = event -> {
			System.out.println(i + ":" + text);
			// Error: Cannot refer to changing i 
		};
		new Timer(1000, listener).start();
	}
}

这里有一条规则：lambda表达式中捕获的变量必须实际上是最终变量（effectively final）。 实际上的最终变量是指，这个变量初始化之后就不会再为它赋新值。在这里，text总是指示同一个String对象，所以捕获这个变量是合法的。不过，i的值会改变，因此不能捕获i。lambda表达式的体与嵌套块有相同的作用域。这里同样适用命名冲突和遮蔽的有关规则。在lambda表达式中声明与一个局部变量同名的参数或局部变量是不合法的。

Path first = Paths.get("/usr/bin");
Comparator<String> comp =
(first, second)-> first.length() - second.length();
// Error: Variable first already defined

在方法中，不能有两个同名的局部变量，因此，lambda表达式中同样也不能有同名的局部变量。

在一个lambda表达式中使用this关键字时，是指创建这个lambda表达式的方法的this参数。 例如，考虑下面的代码：

public class Application() {
	public void init() {
		ActionListener listener = event ->
		{
			System.out.println(this.toString ()); 
		}
	}
}

表达式this.toString()会调用Application对象的toString方法，而不是ActionListener实例的方法。在lambda表达式中，this的使用并没有任何特殊之处。lambda表达式的作用域嵌套在init方法中，与出现在这个方法中的其他位置一样，lambda表达式中this的含义并没有变化。

异常分类

在 Java 程序设计语言中， 异常对象都是派生于 Throwable 类的一个实例。如果 Java 中内置的异常类不能够满足需求，用户可以创建自己的异常类。
在这里插入图片描述
所有的异常都是由Throwable 继承而来，但在下一层立即分解为两个分支：Error和Exception。

Error类层次结构描述了Java运行时系统的内部错误和资源耗尽错误。应用程序不应该抛出这种类型的对象。

在设计Java程序时，需要关注Exception层次结构。这个层次结构又分解为两个分支：一个分支派生于RuntimeException；另一个分支包含其他异常。 划分两个分支的规则是：由程序错误导致的异常属于RuntimeException；而程序本身没有问题，但由于像I/O错误这类问题导致的异常属于其他异常。
派生于RuntimeException的异常包含下面几种情况：

  • 错误的类型转换。
  • 数组访问越界。
  • 访问null指针。

不是派生于RuntimeException的异常包括：

  • 试图在文件尾部后面读取数据。
  • 试图打开一个不存在的文件。
  • 试图根据给定的字符串查找Class对象，而这个字符串表示的类并不存在。

应该通过检测数组下标是否越界来避免ArrayIndexOutOfBoundsException异常；应该通过在使用变量之前检测是否为null来杜绝NullPointerException异常的发生。

Java语言规范将派生于Error类或RuntimeException类的所有异常称为非受查（unchecked）异常，所有其他的异常称为受查（checked）异常。 编译器将核查是否为所有的受查异常提供了异常处理器。

声明受查异常

如果遇到了无法处理的情况，那么Java的方法可以抛出一个异常。一个方法不仅需要告诉编译器将要返回什么值，还要告诉编译器有可能发生什么错误。

方法应该在其首部声明所有可能抛出的异常。这样可以从首部反映出这个方法可能抛出哪类受查异常。

在自己编写方法时，不必将所有可能抛出的异常都进行声明。在遇到下面4种情况时应该抛出异常：

  • 调用一个抛出受查异常的方法，例如，FileInputStream 构造器。
  • 程序运行过程中发现错误，并且利用throw 语句抛出一个受查异常。
  • 程序出现错误，例如，a[-1] = 0会抛出一个ArrayIndexOutOfBoundsException这样的非受查异常。
  • Java虚拟机和运行时库出现的内部错误。

如果出现前两种情况之一，则必须告诉调用这个方法的程序员有可能抛出异常。因为如果没有处理器捕获这个异常，当前执行的线程就会结束。

对于那些可能被他人使用的Java方法，应该根据异常规范（exception specification），在方法的首部声明这个方法可能抛出的异常。

class MyAnimation {
	public Image loadImage(String s) throws IOException {
	}
}

不应该声明从RuntimeException继承的那些非受查异常。

class MyAnimation {
	void drawImage(int i) throws ArrayIndexOutOfBoundsException // bad style {
	}
}

这些运行时错误完全在我们的控制之下。如果特别关注数组下标引发的错误，就应该将更多的时间花费在修正程序中的错误上，而不是说明这些错误发生的可能性上。

一个方法必须声明所有可能抛出的受查异常，而非受查异常要么不可控制（Error），要么就应该避免发生（RuntimeException）。 如果方法没有声明所有可能发生的受查异常，编译器就会发出一个错误消息。

除了声明异常之外，还可以捕获异常。这样会使异常不被抛到方法之外，也不需要throws规范。

如果在子类中覆盖了超类的一个方法，子类方法中声明的受查异常不能比超类方法中声明的异常更通用（也就是说，子类方法中可以抛出更特定的异常，或者根本不抛出任何异常）。特别需要说明的是，如果超类方法没有抛出任何受查异常，子类也不能抛出任何受查异常。

如果类中的一个方法声明将会抛出一个异常，而这个异常是某个特定类的实例时，则这个方法就有可能抛出一个这个类的异常，或者这个类的任意一个子类的异常。例如，FilelnputStream构造器声明将有可能抛出一个IOExcetion异常，然而并不知道具体是哪种IOException异常。它既可能是IOException异常，也可能是其子类的异常，例如，FileNotFoundException。

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