不可变集合、Stream流、异常
1.不可变集合
什么是不可变集合？
不可变集合，就是不可被修改的集合。
集合的数据项在创建的时候提供，并且在整个生命周期中都不可改变。否则报错。
为什么要创建不可变集合？
如果某个数据不能被修改，把它防御性地拷贝到不可变集合中是个很好的实践。
或者当集合对象被不可信的库调用时，不可变形式是安全的。
如何创建不可变集合？
在List、Set、Map接口中，都存在of方法，可以创建一个不可变的集合。
创建不可变集合的of方法
方法名 |
说明 |
static <E> List<E> of(E…elements) |
创建一个具有指定元素的List集合对象 |
static <E> Set<E> of(E…elements) |
创建一个具有指定元素的Set集合对象 |
static <K , V> Map<K，V> of(E…elements) |
创建一个具有指定元素的Map集合对象 |
注：上述方法是JDK9之后的方法，JDK8不支持。
不可变集合不允许添加、删除或修改，否则报错。
2.Stream流
2.1Stream流的概述
什么是Stream流？
在Java 8中，得益于Lambda所带来的函数式编程，引入了一个全新的Stream流概念。
目的：用于简化集合和数组操作的API。
Stream流式思想的核心
先得到集合或者数组的Stream流（就是一根传送带）。
把元素放上去。
然后就用这个Stream流简化的API来方便的操作元素。
Stream流的三类方法
获取Stream流
创建一条流水线，并把数据放到流水线上准备进行操作。
中间方法
流水线上的操作。一次操作完毕之后，还可以继续进行其他操作（支持链式编程）。
终结方法
一个Stream流只能有一个终结方法，是流水线上的最后一个操作。
2.2Stream流的获取
获取Stream流
Stream操作集合或者数组的第一步是先得到Stream流，然后才能使用流的功能，可以使用Collection接口中的默认方法stream()生成流。
集合获取Stream流的方式
方法名 |
说明 |
default Stream<E> stream() |
获取当前集合对象的Stream流 |
数组获取Stream流的方式
方法名 |
说明 |
public static <T> Stream<T> stream(T[] array) |
（Arrays类静态方法） 获取当前数组的Stream流 |
public static<T> Stream<T> of(T... values) |
（Stream类静态方法） 获取当前数组/可变数据的Stream流 |
示例代码如下：
publicstaticvoidmain(String[] args) { /*** 集合获取Stream流*/// Collection集合获取stream流Collection<String>list=newArrayList<>(); Stream<String>s=list.stream(); // Map集合获取stream流Map<String, Integer>map=newHashMap<>(); // 获取键流Stream<String>keyStream=map.keySet().stream(); // 获取值流Stream<Integer>valueStream=map.values().stream(); // 键值对流Stream<Map.Entry<String, Integer>>keyAndValueStream=map.entrySet().stream(); /*** 数组获取Stream流*/String[] names= {"张三", "李四", "王五"}; Stream<String>nameStream=Arrays.stream(names); Stream<String>nameStream2=Stream.of(names); Stream<String>nameStream3=Stream.of("张三", "李四", "王五"); }
2.3Stream流的常用API
中间方法
Stream流的常用API(中间操作方法)
方法名 |
说明 |
Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate) |
用于对流中的数据进行过滤 |
Stream<T> limit (long maxSize) |
获取前几个元素（不是索引） |
Stream<T> skip (long n) |
跳过前几个元素（不是索引） |
public fina<R> Stream<R> map(Function<? super P_OUT, ? extends R> mapper) |
加工方法map |
static <T> Stream<T> concat (Stream a, Stream b) |
合并a和b两个流为一个流 |
Stream<T> distinct () |
去除流中重复的元素 依赖hashCode和equals方法 |
示例代码如下：
publicstaticvoidmain(String[] args) { // 1. Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate) 用于对流中的数据进行过滤List<String>list=newArrayList<>(); Collections.addAll(list, "张三", "李四", "王五", "赵六", "张四", "张张三"); // list.stream().filter(new Predicate<String>() {// @Override// public boolean test(String s) {// return s.startsWith("张");// }// });// lambda表达式简化匿名内部类list.stream().filter(s->s.startsWith("张")).forEach(s->System.out.println(s)); System.out.println("--------1---------"); // 2. public finalong count() 用于对流中的数据进行计数longsize=list.stream().filter(s->s.length() ==3).count(); System.out.println(size); // 1System.out.println("--------2---------"); // 3. Stream<T> limit (long maxSize) 获取前几个元素// list.stream().filter(s -> s.startsWith("张")).limit(2).forEach(s -> System.out.println(s + "\t"));// 使用方法引用简化代码list.stream().filter(s->s.startsWith("张")).limit(2).forEach(System.out::println); System.out.println("--------3---------"); // 4. Stream<T> skip (long n) 跳过前几个元素list.stream().filter(s->s.startsWith("张")).skip(2).forEach(System.out::println); // 张张三System.out.println("--------4---------"); // 5.加工方法map/*** public fina<R> Stream<R> map(Function<? super P_OUT, ? extends R> mapper)* Function()方法的泛型中，第一个参数：原材料参数类型 第二个参数：加工后返回的参数类型*/// list.stream().map(new Function<String, String>() {// @Override// public String apply(String s) {// return "聪明的" + s;// }// }).forEach(System.out::println);list.stream().map(s->"聪明的"+s).forEach(System.out::println); System.out.println("--------5---------"); // 6. static <T> Stream<T> concat (Stream a, Stream b) 合并a和b两个流为一个流Stream<String>s1=list.stream().filter(s->s.startsWith("张")); Stream<String>s2=Stream.of("Java1", "Java2", "Java3"); Stream<String>s3=Stream.concat(s1, s2); s3.forEach(System.out::println); System.out.println("--------6---------"); // 7. Stream<T> distinct () 去除流中重复的元素，依赖hashCode和equals方法Collections.addAll(list, "Java", "Java", "HTML", "Java"); list.stream().distinct().forEach(System.out::println); // 删除重复的两个"Java"，只剩一个System.out.println("--------7---------"); }
程序运行结果如下：
张三
张四
张张三
--------1---------
1
--------2---------
张三
张四
--------3---------
张张三
--------4---------
聪明的张三
聪明的李四
聪明的王五
聪明的赵六
聪明的张四
聪明的张张三
--------5---------
张三
张四
张张三
Java1
Java2
Java3
--------6---------
张三
李四
王五
赵六
张四
张张三
Java
HTML
--------7---------
注：
中间方法也称为非终结方法，调用完成后返回新的Stream流可以继续使用，支持链式编程。
在Stream流中无法直接修改集合、数组中的数据。
终结方法
常见的Stream流终结方法
方法名 |
说明 |
void forEach (Consumer action) |
对此流的每个元素执行遍历操作 |
public finalong count() |
用于对流中的数据进行计数 |
终结操作方法，调用完成后流就无法继续使用了，原因是不会返回Stream流。
2.4Stream流的综合应用
需求：某个公司的开发部门，分为开发一部和二部，现在需要进行年中数据结算。
分析：
①：员工信息至少包含了(名称、性别、工资、奖金、处罚记录)。
②：开发一部有4个员工、开发二部有5名员工。
③：分别筛选出2个部门的最高工资的员工信息，封装成优秀员工对象Topperformer。
④：分别统计出2个部门的平均月收入，要求去掉最高和最低工资。
⑤：统计2个开发部门整体的平均工资，去掉最低和最高工资的平均值。
示例代码如下：
publicclassStreamDemo3 { staticdoubletotalMoney=0.0; // 部门一月收入总和（去掉最高与最低）staticdoubletotalMoney2=0.0; // 部门一和部门二月收入总和（去掉最高与最低）publicstaticvoidmain(String[] args) { List<Employee>one=newArrayList<>(); one.add(newEmployee("孙悟空", '男', 25000, 1000, "顶撞上司")); one.add(newEmployee("猪八戒", '男', 30000, 25000, null)); one.add(newEmployee("沙僧", '男', 20000, 20000, null)); one.add(newEmployee("小白龙", '男', 20000, 25000, null)); List<Employee>two=newArrayList<>(); two.add(newEmployee("武松", '男', 15000, 9000, null)); two.add(newEmployee("李逵", '男', 20000, 10000, null)); two.add(newEmployee("林冲", '男', 50000, 100000, "流放")); two.add(newEmployee("扈三娘", '女', 3500, 1000, "领盒饭")); two.add(newEmployee("孙二娘", '女', 20000, 0, "做包子")); // Employee e = one.stream().max((o1, o2) -> Double.compare(o1.getSalary() + o1.getBonus(),o2.getSalary() + o2.getBonus())).get();// System.out.println(e); // Employee{name='猪八戒', sex=男, salary=30000.0, bonus=25000.0, punish='null'}// 筛选出部门最高工资的员工信息，封装成优秀员工对象TopperformerTopperFormert=one.stream().max((o1, o2) ->Double.compare(o1.getSalary() +o1.getBonus(), o2.getSalary() +o2.getBonus())) .map(s->newTopperFormer(s.getName(), s.getSalary() +s.getBonus())).get(); System.out.println(t); // TopperFormer{name='猪八戒', money=55000.0}// 统计出部门的平均月收入，要求去掉最高和最低工资one.stream().sorted((o1, o2) ->Double.compare(o1.getSalary() +o1.getBonus(), o2.getSalary() +o2.getBonus())) .skip(1).limit(one.size() -2).forEach(e-> { // 求部门月总收入（去掉最高和最低工资）totalMoney+= (e.getSalary() +e.getBonus()); }); System.out.println("部门一月平均工资："+ (totalMoney/ (one.size() -2))); // 月平均工资：42500.0// 统计出两个部门的平均月收入，要求去掉最高和最低工资// 合并两个集合stream流，再进行统计Stream<Employee>s1=one.stream(); Stream<Employee>s2=two.stream(); Stream<Employee>s3=Stream.concat(s1, s2); s3.sorted((o1, o2) ->Double.compare(o1.getSalary() +o1.getBonus(), o2.getSalary() +o2.getBonus())) .skip(1).limit(one.size() +two.size() -2).forEach(e-> { // 此处不能用s3.count()，会直接关闭stream流，无法执行后续操作！// 求部门月总收入（去掉最高和最低工资）totalMoney2+= (e.getSalary() +e.getBonus()); }); // 解决精度问题 BigDecimalBigDecimaa=BigDecimal.valueOf(totalMoney2); BigDecimab=BigDecimal.valueOf(one.size() +two.size() -2); System.out.println("两个部门月平均工资："+a.divide(b, 4, RoundingMode.HALF_UP)); // 两个部门月平均工资：34285.7143 } }
注：在stream流执行中途需要进行计数时不能用s.count()，会直接关闭stream流，无法执行后续操作！
2.5收集Stream流
Stream流的收集操作
收集Stream流的含义：就是把Stream流操作后的结果数据转回到集合或者数组中去。
Stream流：方便操作集合/数组的手段。
集合/数组：才是开发中的目的。
Stream流的收集方法
方法名 |
说明 |
R collect (Collector collector) |
开始收集Stream流，指定收集器 |
Collectors工具类提供的具体收集方式
方法名 |
说明 |
public static <T> Collector toList () |
把元素收集到List集合中 |
public static <T> Collector toSet () |
把元素收集到Set集合中 |
public static Collector toMap (Function keyMapper , Function valueMapper) |
把元素收集到Map集合中 |
上述两类API需要配合使用。
示例代码如下：
publicstaticvoidmain(String[] args) { List<String>list=newArrayList<>(); Collections.addAll(list, "张三", "李四", "王五", "赵六", "张四", "张张三"); // 将stream流内容收集到List集合中Stream<String>strStream=list.stream().filter(s->s.startsWith("张")); List<String>zhangList=strStream.collect(Collectors.toList()); System.out.println(zhangList); // [张三, 张四, 张张三]// 在将stream流转换为List集合后，直接再次转换为Set集合，会报错// 编译不会出问题，但是此时stream流只能使用一次，此时已经关闭，不能再次使用// Set<String> zhangSet = strStream.collect(Collectors.toSet());// System.out.println(zhangSet);// 将stream流内容收集到数组中Stream<String>strStream2=list.stream().filter(s->s.startsWith("张")); Object[] arr=strStream2.toArray(); System.out.println("Array数组内容："+Arrays.toString(arr)); // Array数组内容：[张三, 张四, 张张三] }
3.异常处理
3.1异常概述、体系
什么是异常？
异常是程序在“编译”或者“执行”的过程中可能出现的问题，比如:数组索引越界、空指针异常、日期格式化异常等，语法错误不算在异常体系中。
异常体系如下图所示。
Error：系统级别问题、JVM退出等，代码无法控制。
Exception：java.lang包下，称为异常类，它表示程序本身可以处理的问题。
RuntimeException及其子类：运行时异常，编译阶段不会报错(如空指针异常，数组索引越界异常)。
除RuntimeException之外所有的异常：编译时异常，编译期必须处理的，否则程序不能通过编译(如日期格式化异常)。
编译时异常和运行时异常如下图所示。
简单来说：编译时异常就是在编译的时候出现的异常，运行时异常就是在运行时出现的异常。
3.2常见运行时异常
运行时异常
直接继承自RuntimeException或者其子类，编译阶段不会报错，运行时可能出现的错误。
运行时异常示例
数组索引越界异常: ArrayIndexOutOfBoundsException
空指针异常: NullPointerException，直接输出没有问题，但是调用空指针的变量的功能就会报错。
类型转换异常：ClassCastException
数学操作异常：ArithmeticException
数字转换异常：NumberFormatException
3.3常见编译时异常
编译时异常是编译阶段就出错的，所以必须处理，否则代码根本无法通过。
编译时异常如下图所示。
编译时异常的作用？
在编译阶段提醒程序员不要出错。
3.4异常的默认处理流程
异常的默认处理流程
①默认会在出现异常的代码那里自动的创建一个异常对象，如ArithmeticException。
②异常会从方法中出现的点这里抛出给调用者，调用者最终抛出给JVM虚拟机。
③虚拟机接收到异常对象后，先在控制台直接输出异常栈信息数据。
④直接从当前执行的异常点结束当前程序。
⑤后续代码没有机会执行了，因为程序已经死亡。
注：默认的异常处理机制并不好，因为一旦出现异常，程序将立即死亡！
3.5编译时异常的处理机制
编译时异常是编译阶段就出错的，所以必须处理，否则代码根本无法通过。
编译时异常的处理形式有三种：
①出现异常直接抛出去给调用者，调用者也继续抛出去。
②出现异常自己捕获处理。
③前两者结合，出现异常直接抛出去给调用者，调用者捕获处理。
异常处理方式1—throws
throws：用在方法上，可以将方法内部出现的异常抛出去给本方法的调用者处理。
这种方式并不好，发生异常的方法自己不处理异常，如果异常最终抛出去给虚拟机将引起程序死亡。
throws抛出异常格式如下图所示。
注：Exception代表可以抛出一切异常，与罗列抛出多个异常具有相同的效果，具体在执行过程中仍然会抛出某个具体的异常。
异常处理方式2—try…catch…
监视捕获异常，用在方法内部，可以将方法内部出现的异常直接捕获处理。
发生异常的方法自己独立完成异常的处理，程序不会被结束，可以继续向下执行。
try...catch...处理异常格式如下图所示。
示例代码如下：
publicclassExceptionDemo1 { publicstaticvoidmain(String[] args) { System.out.println("程序开始..."); parseTime("2011-11-11 11:11:11"); // 利用try...catch，程序不会被结束，可以继续向下执行，能够打印出"程序结束..."System.out.println("程序结束"); } publicstaticvoidparseTime(Stringdate) { /*try {SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy/MM-dd HH:mm:ss");Date d = sdf.parse(date); // 执行到这发生异常，直接跳转到相应catch代码，不会执行下方剩余的try代码，即每次执行最多只能catch一个异常System.out.println(d);InputStream is = new FileInputStream("E:/54DAS5D4");} catch (ParseException e) {e.printStackTrace(); // 打印异常栈信息} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();}*/try { SimpleDateFormatsdf=newSimpleDateFormat("yyyy/MM-dd HH:mm:ss"); Dated=sdf.parse(date); // 执行到这发生异常，直接跳转到相应catch代码，不会执行下方剩余的try代码，即每次执行最多只能catch一个异常System.out.println(d); InputStreamis=newFileInputStream("E:/54DAS5D4"); } catch (Exceptione) { e.printStackTrace(); // 打印异常栈信息 } } }
程序运行结果如下：
程序开始...
java.text.ParseException: Unparseable date: "2011-11-11 11:11:11"
at java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:366)
at com.itheima.d4_exception_handle.ExceptionDemo1.parseTime(ExceptionDemo1.java:36)
at com.itheima.d4_exception_handle.ExceptionDemo1.main(ExceptionDemo1.java:18)
程序结束
注：Exception代表可以catch一切异常，与罗列catch多个异常具有相同的效果，具体在执行过程中仍然会catch并打印出某个具体的异常信息。
异常处理方式3—前两者结合
方法直接将异常通过throws抛出给调用者。
调用者收到异常后直接捕获处理。
3.6自定义异常
自定义异常的分类
（1）自定义编译时异常
①定义一个异常类继承Exception
②重写构造器。
③在出现异常的地方用throw new 自定义对象抛出。
作用：编译时异常是编译阶段就报错，提醒更加强烈，一定需要处理。
示例代码如下：
AgeIllegalException类
publicclassAgeIllegalExceptionextendsException { // 1.继承Exception// 2.重写构造器publicAgeIllegalException() { } // 创建异常对象时的原因publicAgeIllegalException(Stringmessage) { super(message); } }
测试类
publicclassExceptionDemo { // 需求：0-200岁年龄合法publicstaticvoidmain(String[] args) { System.out.println("程序开始..."); try { checkAge(-20); } catch (AgeIllegalExceptione) { e.printStackTrace(); } System.out.println("程序结束..."); } publicstaticvoidcheckAge(intage) throwsAgeIllegalException { if (age<0||age>200) { // 3.抛出异常对象// throw 在方法内部直接创建异常对象，并在此处将异常抛出给该方法// throws 用在方法声明上，抛出方法内部的异常thrownewAgeIllegalException(age+"年龄非法！"); } else { System.out.println("年龄合法"); }
程序运行结果如下：
程序开始...
程序结束...
com.itheima.d4_exception_custom.AgeIllegalException: -20年龄非法！
at com.itheima.d4_exception_custom.ExceptionDemo.checkAge(ExceptionDemo.java:26)
at com.itheima.d4_exception_custom.ExceptionDemo.main(ExceptionDemo.java:13)
throw与throws的区别
throw在方法内部直接创建异常对象，并在此处将异常抛出给该方法。
throws用在方法声明上，抛出方法内部的异常给该方法的调用者。
（2）自定义运行时异常
定义一个异常类继承RuntimeException.
重写构造器。
在出现异常的地方用throw new 自定义对象抛出。
作用：提醒不强烈，编译阶段不报错，方法声明时无需声明抛出异常，若有错误运行时直接抛出（建议用try...catch捕获）。
示例代码如下：
AgeIllegalRuntimeException类
publicclassAgeIllegalRuntimeExceptionextendsRuntimeException { // 1.继承Exception// 2.重写构造器publicAgeIllegalRuntimeException() { } // 创建异常对象时的原因publicAgeIllegalRuntimeException(Stringmessage) { super(message); } }
测试类
publicclassExceptionDemo2 { // 需求：0-200岁年龄合法publicstaticvoidmain(String[] args) { System.out.println("程序开始..."); try { checkAge(-20); } catch (Exceptione) { e.printStackTrace(); } System.out.println("程序结束..."); } publicstaticvoidcheckAge(intage) { if (age<0||age>200) { // 3.抛出异常对象// throw 在方法内部直接创建异常对象，并在此处将异常抛出给该方法// throws 用在方法声明上，抛出方法内部的异常给该方法的调用者thrownewAgeIllegalRuntimeException(age+"年龄非法！"); } else { System.out.println("年龄合法"); } } }
程序运行结果如下：
程序开始...
程序结束...
com.itheima.d4_exception_custom.AgeIllegalRuntimeException: -20年龄非法！
at com.itheima.d4_exception_custom.ExceptionDemo2.checkAge(ExceptionDemo2.java:26)
at com.itheima.d4_exception_custom.ExceptionDemo2.main(ExceptionDemo2.java:13)
