《JAVA程序设计》授课教案.docx
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《JAVA程序设计》授课教案
《JAVA程序设计》授课教案
授课题目
异常处理
学时安排
4
课程设计
主要介绍单元设计的要求
教学目的
1、Java异常处理机制
2、讲授异常捕捉、异常处理、清理异常的方法
教学要求
1、理解异常的概念
2、了解异常类及其层次关系
3、熟练掌握常用的标准Java异常类
4、熟练掌握抛出异常、声明抛出异常、定义异常的方法
5、创建自定义的异常类型
教学重点
1、Java异常处理机制
2、掌握抛出异常、声明抛出异常、定义异常的方法
教学难点
1、Java异常处理机制
2、掌握抛出异常、声明抛出异常、定义异常的方法
授课类型
理论课
授课场地
教室
教学方式
讲授、演示、提问、讨论
教辅设备
投影仪
教学内容
1、
引入异常的概念
通过ExceptionExam.java程序演示数学计算中除数为了0时产生的错误信息，引入抛出异常的概念。
我们都希望自己的程序不包含任何错误，也都希望我们的程序要访问的资源总是可用。
然而现实的情况可能和所期望的恰恰相反：
程序中包含有“bug”，在运行时会出现各种错误；要访问的资源不存在或是存在但不能访问。
Java提供了强有力的异常处理机制来应对可能出现的各种异常情况。
本章重点讲解Java异常处理机制及如何处理抛出异常、声明抛出异常、定义异常的方法。
2、通过提问（讨论式、启发式提问）和比较归纳，处理异常的必要性和重要性
作为一名合格优秀的程序员，必须认识到在程序中处理异常的重要性。
Java运用面向对象的方法进行异常处理，把各种不同的异常进行分类，并提供了良好的接口。
这种机制为复杂程序提供了强有力的控制方式。
同时这些异常代码与“常规”代码的分离，增强了程序的可读性，编写程序时也显得更为灵活。
那么，我们采用错误代码和异常处理相结合的方式到底有哪些优越性呢？
1）把错误代码与常规代码分开
2）可以在catch中传播错误信息
3）可以对错误类型分组
4）方便定位错误，维护
要写出友好，健壮的程序，灵活地运用Java程序语言的异常处理机制，须从以下几个角度来认识异常：
异常类及分类、捕获异常、处理异常及抛出异常。
3、异常类及分类
在Java中，异常也是被视为对象，所有的异常都继承于Throwable类，Throwable类中有一个String类型的变量，它保存的是异常对象的一些说明信息，该信息可以用来识别所抛出的异常。
Throwable类分别有两个子类，分别是：
Exception类和Error类，但对于软件开发者来说，大多数遇到的异常对象都属于Exception类及其相应的子类，这是因为Exception类型的异常是由编写的代码所引起的，而Error类型的异常则是由Java虚拟机自身或者虚拟机与代码之间的连接引起的。
以下给出一个简化的Java异常继承关系图。
Exception类的子类的分类：
Exception类的子类可以分为两种类弄，即checked和unchecked。
其中unchecked类型的异常是指那些没有被检查出来的异常，它的抛出一般是由代码编写者的疏忽大意引起的。
checked类型的异常指的是那些代码编写没有问题，但是在代码的实际运行期间，由于代码所处环境的影响而抛出的异常。
4、学习异常处理关键字：
try、catch、finally、throws和throw。
1）、通过对比分析程序ExceptionExam.java和ExceptionExam1.java，引入try——catch语句，并阐述Java中异常的处理机制。
2）、通过走读ExceptionExam1.java中的代码，引导学生了解try——catch语句的执行步骤。
3）、如果程序出现非常严重的异常而导致程序完全退出，势必会给系统带来一些不确定的因素，Java提供了finally语句，不管抛出异常与否，都必须执行finally语句块，通常在finally语句中可以进行资源的清除工作，如关闭打开的文件等。
分析程序ExceptionUse3.java代码，引出throws和throw异常关键字，并阐述其用法：
4）、throws总是出现在一个函数头中，用来标明该成员函数可能抛出的各种异常。
5）、throw总是出现在函数体中，异常并不是系统出错产生，而是人为地抛出的异常。
程序会在throw语句后立即终止执行。
5、创建自定义的异常类型
当程序员为提供一些特定的功能用Java类时，往往需要保证类之间有良好的关系，而且类之间的接口易于理解和实现。
对于异常类一样，可以定义新的异常类。
创建自己的异常类更便于维护和管理。
通常采用Exception作为异常类的父类。
通过再次分析程序ExceptionUse3.java代码，分析自定义异常抛出处理过程。
6、知识点讲解及程序代码分析
1）、ExceptionExam.java源代码
publicclassExceptionExam{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
inti=0;
i=3/i;
}
}
2）、ExceptionExam1.java源代码
publicclassExceptionExam1{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
inti,a;
try{//监视一代码块
i=0;
a=4/i;
return;
}
catch（ArithmeticExceptione）{//捕获一个被零除异常
System.out.println（"被零除"）;
}
}
}
3）、ExceptionUse3.java源代码
publicclassExceptionUse3{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
try{
testRuntime（）;
}
catch（MyArithExceptionme）{
System.out.println（"PleaseHandletheruntimeexceptionhere."）;
}
}
staticvoidtestRuntime（）throwsMyArithException{
try{
//此处刻意产生一个除零错的异常
Inti,j;
j=0;
i=2/j;
}
catch（ArithmeticExceptionae）{
//在这里捕获运行时刻异常ArithmeticException
//不作任何处理，只是重新抛出一个新异常MyArithException
//因为运行时刻异常不在方法声明的throws子句中声明
thrownewMyArithException（ae.getMessage（））;
}
}
}
//创建异常类，处理自定义异常
classMyArithExceptionextendsException{
MyArithException（）{}
MyArithException（Stringmsg）{
super（msg）;
}
}
讨论：
1、如何处理同一个程序中出现的多个不同类型的异常？
思考：
1、在一个Java程序中，如果调用了一个根本不存在的方法结果会怎样？
2、在Java程序中调用带参数的方法时带错了参数的数据类型，又会有什么样的结果发生？
作业：
1、阐述Java异常处理机制，并描述异常匹配过程。
2、编写一个程序，从命令行输入三个整数，要求判断是否能够组成一个三角形，当命令行参数为小数时，要求能够处理其异常。
参考资料（含参考书、文献等）：
1、《Java程序设计》编著：
袁兆山,中国铁道出版社
2、《Java核心技术》第七版卷I编著：
CayS.HorstmannGaryCornell,机械工业出版社
3、《Java语言程序设计》第2版编著：
殷兆麟等,高等教育出版社
实施情况及分析：
通过一个实例引入问题，让学生带着问题去思考如何处理Java中可能出现的异常。
在了解Java中处理异常的机制后，再引入问题，让学生探讨对多个不同类型的异常的处理，同时为上机实践做出铺垫。
《JAVA程序设计》授课教案
授课题目
多线程
学时安排
6学时
课程设计
网络聊天系统
教学目的
认识线程的机制、线程的操作和使用
教学要求
理解定制线程类、继承线程类、线程的生命周期
教学重点
线程的机制、线程的生命能周期
教学难点
线程的应用
授课类型
理论课、实验课
授课场地
教室、实验室
教学方式
讲授、演示、提问、讨论
教辅设备
投影仪
教学内容
1、引入
各位！
想象以下这个场景：
目前大多数的计算机游戏使用图象和声音，但是各位是否注意到游戏的图象、你的得分、和游戏的音乐是在同时进行？
想象这样一个情形，你看见屏幕先变化，然后再更新你的得分，最后你听到声音！
一个游戏在进行时能同时拥有所有这些元素。
更专业一点的说，程序此时已经分成了三个子单元，每个单元由线程来处置。
2、经验：
在解释问题陈述之前，应首先确立多线程应用的需要。
区分Thread类和Runnable接口。
解释线程的生命周期（尤其是非运行状态）。
注意：
阐明在Java中，线程是由JVM管理的。
另外，虽然用户程序是多线程的，可实际上任一时刻只有一个线程在运行。
由于分配给每一个线程的时间片非常短，因此看上去多个线程似乎是在同时运行。
3、知识点讲解及程序代码分析
什么是线程与进程
进程：
简单来说就是一个程序在给定活动空间和初始条件下，在一个处理机上的执行过程。
可以简单的理解为进程就是一个正在运行的程序。
线程：
一个线程是一个程序内部的一个顺序控制流。
即：
一个或多个线程组成一个进程。
线程与进程的区别：
线程与进程的区别主要有以下两点：
多个进程的内部数据和状态是完全独立的，而多线程是共享一块内存空间和一组系统资源，有可能互相影响。
线程本身的数据通常只有寄存器数据，以及一个程序执行时使用的堆栈，所以线程的切换比进程切换的负担要小。
线程本质上就是一小部分独立的代码，处理器将其与其他线程同时运行。
线程不一定是整个程序（处理多线程时，一般将程序称为进程），因为进程可以根据需要创建很多线程。
一个线程的例子
publicclassCurrentThread{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）
{
ThreadthisThread=Thread.currentThread（）;
try
{
for（intcounter=0;counter<10;counter+=2）
{
System.out.println（counter）;
Thread.sleep（1000）;
}
}
catch（InterruptedExceptione）
{
System.out.println（"hi!
Iwasinterrupted"）;
}
}
}
在上面的应用程序中，当前线程用CurrentThread（）方法获得。
每次线成打印计数器的值，线程被设为1000毫秒（1秒）。
线程可以引发异常如果有另一个线程中断睡眠。
因此，sleep（）方法被保护在try块里。
输出结果：
定制线程类：
实现线程最重要的方法是实现其中的run方法，run方法决定了线程所做的工作。
可以使用两种方法来定制线程类提供 RUN方法：
（1）继承线程类Thread
（2）实现Runnable
继承线程类Thread
java.lang.Thread类用于在多线程应用程序构造和访问单个多线程，它支持许多方法获得有关线程的活动信息，线程的设置和检查属性，引起线程等待，中断或破坏的信息。
由扩充Thread类你能使应用程序和类运行在独立的多线程。
Java线程的生命周期
每个线程都是和生命周期相联系的，一个生命周期含有多个状态，这些状态间可以互相转化。
Java的线程的生命周期可以分为4个状态;创建（new）状态;可运行（runnable）状态;不执行（notrunnable）状态;消亡（dead）状态。
如下图描述：
线程中断
我们已经知道，当线程的run方法运行结束，该线程也就自然终止。
虽然也可以调用线程的stop方法来强制杀死一个线程，但该方法是不安全的，因此不推荐使用。
Java中还提供了interrupt方法用来中断一个线程。
当调用一个线程的interrupt方法时，即向该线程发送一个中断请求，并将该线程的“interrupted”状态值置为true
线程的同步
当两个线程需要分享数据，你必须保证一个线程不会改变另一个线程使用的数据。
例如，如果程序有两个线程，一个从文件读你的工资而另一个试着更新工资，就可能发生数据错乱，JAVA用同步的方法或同步的语句允许你对等多线程操作。
线程的同步
用synchronized关键字说明的方法能访问对等存取的对象。
在给定的时间片你能为对象调用一个同步方法。
这防止在多线程里同步方法冲突。
所有对象和类与监督程序有关。
监督程序控制同步方法访问对象或类。
它保证只有一个线程在任何给定的时间片里访问资源。
同步方法在调用该对象时获取对象的监督程序。
当执行同步方法时，对象被锁住以至不能调用其他同步方法。
一旦方法执行完，监督程序自动释放。
当同步方法执行某种方法（如wait（））,监督程序也释放。
与同步方法有关的线程变得不可运行直到满足等待条件。
当等待条件满足，线程必须获取对象的监督程序以便成为可运行的。
下列代码显示同步方法和对象监督程序如何被多线程用于对等访问普通对象的。
importjava.lang.Thread;
importjava.lang.System;
importjava.lang.InterruptedException;
classMyThreadextendsThread
{
staticStringmessage[]={"l","like","to","java"};
publicMyThread（Stringid）
{
super（id）;
}
publicvoidrun（）
{
Syn.displayList（getName（）,message）;
}
voidwaiting（）
{
try
{
sleep（1000）;
}
catch（InterruptedExceptione）
{
System.out.println（"Interrupted"）;
}
}
}
classSthread
{
publicstaticsynchronizedvoiddisplayList（Stringname,Stringlist[]）
{
for（inti=0;i{
MyThreadthread=（MyThread）Thread.currentThread（）;
thread.waiting（）;
System.out.println（name+list[i]）;
}
}
}
classThreadtest
{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）
{
MyThreadthread1=newMyThread（"Thread1:
"）;
MyThreadthread2=newMyThread（"Thread2:
"）;
thread1.start（）;//开始第一个线程
thread2.start（）;//开始第二个线程
}
}
在上述代码，MyThread类的run（）方法调用Syn类的displayList（）方法。
displayList（）方法是static（静态的）。
该方法显示‘Lliketojava’在显示消息的每一个词之前它调用waiting（）方法等待片刻。
DisplayList（）方法使用Thread类的currentThread（）方法来引用当前线程以便调用waiting（）方法。
当使用syschronized关键字，thread1（第一线程）调用displayList（）,获得Syn类的监督程序（因为displayList是一种静态方法），而displayList（）负责thread1的显示。
既然thread1已获得Syn类的监督程序，在它调用displayList（）显示输出之前，thread2（第二线程）必须等待直到释放监督程序。
如果你删除synchronized关键字并观察输出你将发现displayList（）被thread1和thread2独立调用为而且两者同时执行。
线程thread1调用displayList（），显示一些输出，并且当thread2执行时等待。
线程同步：
●线程必须关注与其并发执行的其他线程的状态和行为。
一个很典型的例子就是生产者/消费者问题。
●在线程同步我们主要讲：
Ø对象锁
Ø可重入锁
ØnotifyAll和wait方法
注意问题：
1、对象锁的取得和释放由Java运行系统自动完成，但始终遵循以下规则：
在任何时刻，一个对象的对象锁至多只能被一个线程拥有；
2、对象锁的取得和释放由Java运行系统自动完成，但始终遵循以下规则：
在任何时刻，一个对象的对象锁至多只能被一个线程拥有
本章小结：
`本章主要介绍了线程和进程的定义，区别。
线程是在程序以内的顺序控制流。
每个程序最少有一个线程称为主要线程。
只有一个线程的应用程序称为单线程应用程序，多线程应用程序有一个以上的线程。
Thread类用于在程序中创建和操作多线程，你能应用Thread类或Runnable接口实现多线程。
重点掌握理解线程的生命周期，synchronized关键字用于保证没有两个多线程同时访问相同对象。
讨论、思考题、作业：
1、Run（）方法与线程对象之间有什么关系？
2．为什么通常推荐使用实现Runnable接口而不是继承Thread的方法来定制线程。
参考资料（含参考书、文献等）：
NIIT教材
实施情况及分析：
学生对线程机制的理解。
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