第5节：Java基础 - 必知必会（下）

Posted 2020-11-24 StarHai

第5节：Java基础 - 必知必会（下）

 

本小节是Java基础篇章的第三小节，主要讲述Java中的Exception与Error，JIT编译器以及值传递与引用传递的知识点。

 

一、Java中的Exception和Error有什么区别

Exception和Error的主要区别可以概括如下：

• Exception是程序正常运行中预料到可能出现的错误，并且应该被捕获并进行相应处理，是一种异常现象。

• Error是正常情况下不可能发生的错误，Error会导致JVM处于已追踪不可恢复的状态，不需要捕获处理，比如说OutOfMemoryError

   

解析：

Exception又分为了运行时异常和编译异常。

编译异常（受检异常）表示当前调用的方法体内部抛出了一个异常，所以编译器检测到这段代码在运行时可能会出现异常，所以我们必须对异常进行相应处理，可以捕获异常或者抛给上层调用方。

运行时异常（非受检异常）表示在运行时出现的异常，常见的运行异常包括：空指针异常，数组越界异常，数字转换异常以及算数异常等。

前面说到了异常Exception应该被捕获，我们可以使用try-catch-finally来处理异常，并且使得程序恢复正常。

那么我们捕获异常应该遵循哪些基本原则呢？

• 尽可能捕获比较详细的异常，而不是使用Exception一起捕获。

• 当本模块不知道捕获之后该怎么处理异常时，可以将其抛给上层模块。上层模块拥有更多的业务逻辑，可以进行更好的处理。

• 捕获异常后至少应该有日志记录，方便之后的排查。

• 不要使用一个很大的try-catch包住整段代码，不利于问题的排查。

NoClassDefFoundError 和 ClassNotFoundException 有什么区别？

从名字中，我们可以看出前者是一个错误，后者是一个异常。我们先来看下JDK中对ClassNotFoundException异常的阐述：

大概意思就是在说，当我们使用例如Class.forName方法来动态的加载该类的时候，传入了一个类名，但是其并没有在类路径中被找到的时候，就会报ClassNotFoundException异常。出现这种情况，一般都是类名字传入有误导致的。

我们再来看下JDK中对该错误NoClassDefFoundError的阐述：

 

 

 

大概意思是这样的，如果JVM或者ClassLoader实例尝试加载（可以通过正常的方法调用，也可能是使用new来创建新的对象）类的时候却找不到类的定义。但是要查找的类在编译的时候是存在的，运行的时候却找不到了。这个时候就会导致NoClassDefFoundError。出现这种情况，一般是由于打包的时候漏掉了部分类或者Jar包被篡改已经损坏。

二、JIT编译器

前面我们谈到了Java是一种先编译，后解释执行的语言。那么我们就来说下何为JIT编译器吧。

JIT编译器全名叫Just In Time Compile 也就是即时编译器，把经常运行的代码作为"热点代码"编译成与本地平台相关的机器码，并进行各种层次的优化。JIT编译除了具有缓存的功能外，还会对代码做各种优化，包括逃逸分析、锁消除、 锁膨胀、方法内联、空值检查消除、类型检测消除以及公共子表达式消除等。

解释：

JIT编译器属于Java基础中的比较有深度的题目了，回答出来算是一个亮点了。既然说到了JIT编译器，我们来看下JIT对代码优化使用到的逃逸分析技术吧。

逃逸分析：

逃逸分析的基本行为就是分析对象动态作用域，当一个对象在方法中被定义后，它可能被外部方法所引用，例如作为调用参数传递到其他地方中，称为方法逃逸。JIT编译器的优化包括如下：

• 同布省略：也就是锁消除，当JIT编译器判断不会产生并发问题，那么会将同步synchronized去掉

• 标量替换

我们先来解释下标量和聚合量的基本概念。

• 标量（Scalar）是指一个无法再分解成更小的数据的数据。Java中的原始数据类型就是标量。

• 聚合量（Aggregate）是还可以分解的数据。Java中的对象就是聚合量，因为他可以分解成其他聚合量和标量。

 

在JIT阶段，如果经过逃逸分析，发现一个对象不会被外界访问的话，那么经过JIT优化，就会把这个对象拆解成若干个其中包含的若干个成员变量来代替。这个过程就是标量替换。标量替换的好处就是对象可以不在堆内存进行分配，为栈上分配提供了良好的基础。

那么逃逸分析技术存在哪些缺点呢？

    技术不是特别成熟，分析的过程也很耗时，如果没有一个对象是不逃逸的，那么就得不偿失了。

三、Java中的值传递和引用传递

值传递和引用传递的解释可以概括如下。

• 值传递，意味着传递了对象的一个副本，即使副本被改变，也不会影响源对象。

• 引用传递，意味着传递的并不是实际的对象，而是对象的引用。因此，外部对引用对象的改变会反映到所有的对象上。

   

我们先看一个值传递的例子：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        int x=0;
        change(x);
        System.out.println(x);
    }
    static void change(int i){
        i=7;
    }
}

　　

毫无疑问，上边的代码会输出0。因为如果参数是基本数据类型，那么是属于值传递的范畴，传递的其实是源对象的一个copy副本，不会影响源对象的值。

我们再来分析一个引用传递的例子：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        StringBuffer x = new StringBuffer("Hello");
        change(x);
        System.out.println(x);
    }
    static void change(StringBuffer i) {
        i.append(" world!");
    }
}

　　

通过运行程序，输出为Hello world！接下来我们通过图片来分析下程序执行过程种的内存变化吧。

 

 

 

由图中我们可以看出x和i指向了同样的内存地址，那么i.append操作将直接修改了内存地址里边的值，所以当方法结束，局部变量i消失，先前变量x所指向的内存值已经发生了变化，所以输出为Hello world!

接着，我们修改下change方法，代码如下所示：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        StringBuffer x = new StringBuffer("Hello");
        change2(x);
        System.out.println(x);
    }
    static void change2(StringBuffer i) {
        i = new StringBuffer("hi");
        i.append(" world!");
    }
}

　　先给出答案，上边Demo的输出为Hello，我们依然来画图分析内存变化。

 

 

由图中我们可以看出来，在函数change2中将引用变量i重新指向了堆内存中另一块区域，下边都是对另一块区域进行修改，所以输出是Hello。

最后，我们继续升级该题目代码如下：

public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello ");
        System.out.println("Before change, sb = " + sb);
        changeData(sb);
        System.out.println("After change, sb = " + sb);
    }
    public static void changeData(StringBuffer strBuf) {
        StringBuffer sb2 = new StringBuffer("Hi，I am ");
        strBuf = sb2;
        sb2.append("World!");
    }
}

　　

输出为:

　　Before change, sb = Hello

　　 After change, sb = Hello