Java异常处理--异常处理概述与常见异常举例

文章目录

  • 一、异常概述
    • 1- 什么是生活的异常
    • 2- 什么是程序的异常
    • 3- 异常的抛出机制
    • 4- 如何对待异常
  • 二、Java异常体系
    • 1- Throwable
    • 2- Error 和 Exception
      • 1、Error
        • 1.1 介绍
        • 1.2 举例
      • 2、Exception
        • 2.1 介绍
        • 2.2 编译时异常和运行时异常
    • 3- Java异常体系结构
      • 1、体系结构
      • 2、运行时异常举例
        • 2.1 ArrayIndexOutOfBoundsException
        • 2.2 NullPointerException
        • 2.3 ClassCastException
        • 2.4 NumberFormatException
        • 2.5 InputMismatchException
        • 2.6 ArithmeticException
      • 3、编译时异常举例
        • 3.1 ClassNotFoundException
        • 3.2 FileNotFoundException
        • 3.3 IOException
      • 4、代码

一、异常概述

1- 什么是生活的异常

男主角小明每天开车上班，正常车程1小时。但是，e4不出意外的话，可能会出现意外。
image.png

出现意外，即为异常情况。我们会做相应的处理。如果不处理，到不了公司。处理完了，就可以正常开车去公司。
image.png

2- 什么是程序的异常

在使用计算机语言进行项目开发的过程中，即使程序员把代码写得尽善尽美，在系统的运行过程中仍然会遇到一些问题，因为很多问题不是靠代码能够避免的，比如：客户输入数据的格式问题，读取文件是否存在，网络是否始终保持通畅等等。

  • 异常 ：指的是程序在执行过程中，出现的非正常情况，如果不处理最终会导致JVM的非正常停止。

异常指的并不是语法错误和逻辑错误。

语法错了，编译不通过，不会产生字节码文件，根本不能运行。

代码逻辑错误，只是没有得到想要的结果，例如：求a与b的和，你写成了a-b

3- 异常的抛出机制

Java中是如何表示不同的异常情况，又是如何让程序员得知，并处理异常的呢？

Java中把不同的异常用不同的类表示，一旦发生某种异常，就创建该异常类型的对象，并且抛出（throw）。然后程序员可以捕获(catch)到这个异常对象，并处理；如果没有捕获(catch)这个异常对象，那么这个异常对象将会导致程序终止。

举例：

运行下面的程序，程序会产生一个数组角标越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生和抛出的过程。

public class ArrayTools {
    // 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
    public static int getElement(int[] arr, int index) {
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

测试类

public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 34, 12, 67 };
        intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
        System.out.println("num=" + num);
        System.out.println("over");
    }
}

上述程序执行过程图解：

image.png

4- 如何对待异常

对于程序出现的异常，一般有两种解决方法：一是遇到错误就终止程序的运行。另一种方法是程序员在编写程序时，就充分考虑到各种可能发生的异常和错误，极力预防和避免。实在无法避免的，要编写相应的代码进行异常的检测、以及异常的处理，保证代码的健壮性。

二、Java异常体系

1- Throwable

java.lang.Throwable 类是Java程序执行过程中发生的异常事件对应的类的根父类。

Throwable类是异常的根父类，它继承于Object类。

Throwable中的常用方法：

  • public void printStackTrace()：打印异常的详细信息。
    包含了异常的类型、异常的原因、异常出现的位置、在开发和调试阶段都得使用printStackTrace。
  • public String getMessage()：获取发生异常的原因。

2- Error 和 Exception

Throwable可分为两类：Error（错误）和Exception（异常）。分别对应着java.lang.Error与java.lang.Exception两个类。

看一下API：

image.png

Throwable不做过多关注，更多的是它的这两个子类。

1、Error

1.1 介绍

Error：Java虚拟机无法解决的严重问题。

如：JVM系统内部错误、资源耗尽等严重情况。

一般不编写针对性的代码进行处理。（如果出现Error问题，就回去改代码，后面说的try方式对它无效）

  • 例如：StackOverflowError（栈内存溢出）和OutOfMemoryError（堆内存溢出，简称OOM）。

看一下API：

image.png

1.2 举例

【举例1】

StackOverflowError（栈内存溢出）

public class ErrorTest {
    public static void main(String[] args) {
        //举例1：栈内存溢出StackOverflowError
        main(args); //递归--main方法中调用main方法
    }
}

🍻分析

main(args);

递归–main方法中调用main方法，每调用一次main方法，就进去一个栈帧，在栈空间有限的情况下，一直往里面放栈帧，总会满的。

🗃️输出

栈内存溢出：

image.png

【举例2】

OutOfMemoryError（堆内存溢出，简称OOM）

public class ErrorTest {
    public static void main(String[] args) {
		//举例2：堆内存溢出 OutOfMemoryError (简称OOM)
        byte[] arr=new byte[1024*1024*100]; //100mb
    }
}

🍻分析

new出来的结构在堆空间中呈现，若此时堆空间不足100mb，就会将堆空间占满，这时候堆空间就会报一个溢出异常。

现在我们做一个操作，“运行”->“编辑配置”：

image.png

然后针对当前模块，“修改选项”->“添加VM选项”：

image.png

就是虚拟机参数，将它设置为-Xms10m -Xmx10m ，前面的-Xms10m表示堆空间初始化的大小，后面的 -Xmx10m表示最大的堆空间大小。就是固定下来堆空间大小为10ms。如下：

image.png

🗃️输出

byte[] arr=new byte[1024*1024*100]; //100mb

显然此时100ms不够，运行一下就会有一个堆空间溢出：

image.png

看见后缀是Error的，其实都是一个错误。

2、Exception

2.1 介绍

Exception: 其它因编程错误或偶然的外在因素导致的一般性问题，需要使用针对性的代码进行处理，使程序继续运行。否则一旦发生异常，程序也会挂掉。（这一章要学习异常处理 ，实际上针对的是这个Exception，而Error处理不了）

看一下API：

image.png

例如：

  • 空指针访问
  • 试图读取不存在的文件
  • 网络连接中断
  • 数组角标越界

说明：

  1. 无论是Error还是Exception，还有很多子类，异常的类型非常丰富。当代码运行出现异常时，特别是我们不熟悉的异常时，不要紧张，把异常的简单类名，拷贝到API中去查去认识它即可。
  2. 我们本章讲的异常处理，其实针对的就是Exception。

image.png

2.2 编译时异常和运行时异常

Java程序的执行分为编译时过程和运行时过程。有的错误只有在运行时才会发生。比如：除数为0，数组下标越界等。
image.png

因此，根据异常可能出现的阶段，可以将异常分为：

  • 编译时期异常（即checked异常、受检异常）：在代码编译阶段，编译器就能明确警示当前代码可能发生（不是一定发生）xx异常，并明确督促程序员提前编写处理它的代码。如果程序员没有编写对应的异常处理代码，则编译器就会直接判定编译失败，从而不能生成字节码文件。通常，这类异常的发生不是由程序员的代码引起的，或者不是靠加简单判断就可以避免的，例如：FileNotFoundException（文件找不到异常）。
  • 运行时期异常（即runtime异常、unchecked异常、非受检异常）：在代码编译阶段，编译器完全不做任何检查，无论该异常是否会发生，编译器都不给出任何提示。只有等代码运行起来并确实发生了xx异常，它才能被发现。通常，这类异常是由程序员的代码编写不当引起的，只要稍加判断，或者细心检查就可以避免。
    • java.lang.RuntimeException类及它的子类都是运行时异常。比如：ArrayIndexOutOfBoundsException数组下标越界异常，ClassCastException类型转换异常。

运行时异常：通常编译的时候不报错，相当于编译的时候将它放过去了，就是没有检查它，即：非受检异常。

编译时异常：编译的时候就会报错，一上来就检查它了，即：受检异常。

☕在API中，怎么看哪个是编译时异常还是运行时异常呢？

这个地方，除了RuntimeException，其他都是编译时异常。如下：

image.png

点开它，里面都是运行时异常RuntimeException，如下：

image.png

我们需要熟悉一下常见的异常都有哪些，太多了也学不过来。

image.png

Error有时也可以归为“非受检异常”，因为编译时不报错，看上面蓝色方块。

3- Java异常体系结构

1、体系结构

java.lang.Throwable:异常体系的根父类

  • java.lang.Error:错误。

    • Java虚拟机无法解决的严重问题。如：JVM系统内部错误、资源耗尽等严重情况。一般不编写针对性的代码进行处理。
      ​ |-----StackOverflowError （栈内存溢出）
      ​ |-----OutOfMemoryError （堆内存溢出，简称OOM）

  • java.lang.Exception:异常。

    • 我们可以编写针对性的代码进行处理。

    • 编译时异常：(受检异常) 在执行javac.exe命令时，出现的异常。
      |----- ClassNotFoundException（类找不到异常）
      |----- FileNotFoundException（文件找不到异常）
      |----- IOException（输入输出异常）

    • 运行时异常：(非受检异常) 在执行java.exe命令时，出现的异常。
      |---- ArrayIndexOutOfBoundsException （数组越界–用非法索引访问数组时抛出的异常）
      |---- NullPointerException （空指针异常）
      |---- ClassCastException （类转换异常）
      |---- NumberFormatException （数据格式化异常）
      |---- InputMismatchException （输入类型不一致）
      |---- ArithmeticException （算术异常）

2、运行时异常举例

  • ArrayIndexOutOfBoundsException （数组越界–用非法索引访问数组时抛出的异常）
  • NullPointerException （空指针异常）
  • ClassCastException （类转换异常）
  • NumberFormatException （数据格式化异常）
  • InputMismatchException （输入类型不一致）
  • ArithmeticException （算术异常）
2.1 ArrayIndexOutOfBoundsException

🗳️ArrayIndexOutOfBoundsException：数组角标越界

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

public class ExceptionTest {
    @Test
    public void test1(){
        //数组角标越界 ArrayIndexOutOfBoundsException
        int[] arr=new int[10];
        System.out.println(arr[10]);
    }
}

🍺异常

image.png

2.2 NullPointerException

🗳️NullPointerException：空指针异常

🌱代码1

package yuyi01;

import org.junit.Test;

public class ExceptionTest {
    @Test
    public void test2(){
        //空指针异常 NullPointerException
        String str="hello";
        str=null;   //指针指向为空
        System.out.println(str.toString());
    }
}

🍺异常

image.png

🌱代码2–一维数组

package yuyi01;

import org.junit.Test;

public class ExceptionTest {
    @Test
    public void test3(){
        //空指针异常 NullPointerException
        int[] arr=new int[10];  //一维数组
        arr=null;
        System.out.println(arr[0]);
    }
}

🍺异常

image.png

🌱代码3–二维数组

package yuyi01;

import org.junit.Test;

public class ExceptionTest {
    @Test
    public void test4(){
        //空指针异常 NullPointerException
        int[][] arr1=new int[10][]; //二维数组
        System.out.println(arr1[0][0]);
    }
}

🍺异常

image.png

只要对象指向的没有实体，调一个方法或者属性都算空指针。

2.3 ClassCastException

🗳️ClassCastException：类转换异常

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

import java.util.Date;

public class ExceptionTest {

    @Test
    public void test5(){
        //类转换异常 ClassCastException
        Object obj=new String();    //new一个String对象，将它赋值给Object类
        //String str=(String) obj;    //这里不会出现强转异常
        Date date=(Date) obj;   //转换为别的类型就不行了
    }
}

🍺异常

image.png

父类引用指向的对象的类型是子类的时候才可以强制类型转换。

而Date和String算是平等的关系，都继承于Object，它们是兄弟关系，不能强转。

2.4 NumberFormatException

🗳️NumberFormatException：数据格式化异常

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

public class ExceptionTest {
    @Test
    public void test6(){
        //NumberFormatException 数据格式化异常
        String str1="123";
        int i1 = Integer.parseInt(str1);  //可以将String类型的“123”转化为int类型的123

        String str2="abc";
        int i2 = Integer.parseInt(str2);    //不可以转换，会报错

        System.out.println(i1);
        System.out.println(i2);
    }
}

🍺异常

image.png

2.5 InputMismatchException

🗳️InputMismatchException：输入类型不一致

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

import java.util.Scanner;

public class ExceptionTest {

    @Test
    public void test7(){
        //InputMismatchException 输入类型不一致
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        int num= scanner.nextInt(); //若输入的不是int类型，则会报错
        System.out.println(num);
    }
}

🍺异常

image.png

2.6 ArithmeticException

🗳️ArithmeticException：算术异常

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

public class ExceptionTest {
    @Test
    public void test8(){
        //ArithmeticException 算术异常
        int num=10;
        System.out.println(num/0);  //编译的时候不报错，运行的时候报错
    }
}

🍺异常

image.png

3、编译时异常举例

  • ClassNotFoundException（类找不到异常）
  • FileNotFoundException（文件找不到异常）
  • IOException（输入输出异常）
3.1 ClassNotFoundException

🗳️ClassNotFoundException：类找不到异常

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

public class ExceptionTest {

    @Test
    public void test9(){ 
        //ClassNotFoundException 类找不到异常
        Class clz=Class.forName("java.lang.String");  //反射
    }
}

🍺异常

image.png

目前只能考虑先将它注释掉。

3.2 FileNotFoundException

🗳️FileNotFoundException：文件找不到异常

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;

public class ExceptionTest {

    @Test
    public void test10(){
        File file=new File("hello.txt");

        //FileNotFoundException 文件找不到异常
        FileInputStream fis=new FileInputStream(file);  //流直接操作文件

        //把文件内容直接读到内存中输出
        int data=fis.read();    //IOException 输入输出异常
        while(data!=-1){    //data为-1的时候退出，就是读完了
            System.out.print((char)data);
            data=fis.read();  //IOException 输入输出异常
        }

        //资源关闭
        fis.close();  //IOException 输入输出异常
    }
}

🍺异常

image.png

3.3 IOException

🗳️IOException：输入输出异常

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;

public class ExceptionTest {

    @Test
    public void test10(){
        File file=new File("hello.txt");

        //可能报FileNotFoundException 文件找不到异常
        FileInputStream fis=new FileInputStream(file);  //流直接操作文件

        //把文件内容直接读到内存中输出
        int data=fis.read();    //可能报IOException 输入输出异常
        while(data!=-1){    //data为-1的时候退出，就是读完了
            System.out.print((char)data);
            data=fis.read();  //可能报IOException 输入输出异常
        }

        //资源关闭
        fis.close();  //可能报IOException 输入输出异常
    }
}

🍺异常

读的时候可能不通畅：

image.png

结束的时候可能也不通畅：

image.png

☕补充

FileNotFoundException和IOException都是可能出现的异常，怎么处理呢？

先写一个文件：（字符集改为UTF-8）

image.png

将路径改为："D:\\hello.txt"

如下：

image.png

"D:\\hello.txt"，一条右斜线会报错（一条表示转义的意思），需要写两条。或者写反斜杠 /。

现在文件就能找到了，但为啥还是报错？

所以需要提前预知一下处理的事情，大家感受一下，throws出去，将可能会报的异常给处理了，如下：

image.png

来运行一下：

image.png

这里出问题的原因是因为刚才文件里面写的是汉字，一个汉字可能会占多个字节，此时代码int data=fis.read();是一个字节一个字节地读，以后讲IO流的时候会专门解决这个问题。

那就先写成英文吧：

image.png

再次运行：

image.png

刚才我们将异常处理了，那程序在运行当中出现异常了吗？

其实是没出现异常。但是不处理的话，编译又不让过。（虽然程序没有问题，但是也需要处理一下，未雨绸缪）

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;

public class ExceptionTest {

    @Test
    public void test10() throws FileNotFoundException, IOException {
        File file=new File("D:\\hello.txt");

        //可能报FileNotFoundException 文件找不到异常
        FileInputStream fis=new FileInputStream(file);  //流直接操作文件

        //把文件内容直接读到内存中输出
        int data=fis.read();    //可能报IOException 输入输出异常
        while(data!=-1){    //data为-1的时候退出，就是读完了
            System.out.print((char)data);
            data=fis.read();  //可能报IOException 输入输出异常
        }

        //资源关闭
        fis.close();  //可能报IOException 输入输出异常
    }
}

4、代码

仅供参考。

🌱代码

package yuyi01;

import org.junit.Test;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.util.Date;
import java.util.Scanner;

/**
 * ClassName: ExceptionTest
 * Package: yuyi01
 * Description:
 *
 * @Author 雨翼轻尘
 * @Create 2023/12/28 0028 10:28
 */
public class ExceptionTest {
    @Test
    public void test1(){
        //数组角标越界 ArrayIndexOutOfBoundsException
        int[] arr=new int[10];
        System.out.println(arr[10]);
    }

    @Test
    public void test2(){
        //空指针异常 NullPointerException
        String str="hello";
        str=null;   //指针指向为空
        System.out.println(str.toString());
    }

    @Test
    public void test3(){
        //空指针异常 NullPointerException
        int[] arr=new int[10];  //一维数组
        arr=null;
        System.out.println(arr[0]);
    }

    @Test
    public void test4(){
        //空指针异常 NullPointerException
        int[][] arr1=new int[10][]; //二维数组
        System.out.println(arr1[0][0]);
    }

    @Test
    public void test5(){
        //类转换异常 ClassCastException
        Object obj=new String();    //new一个String对象，将它赋值给Object类
        //String str=(String) obj;    //不会出现强转异常
        Date date=(Date) obj;   //转换为别的类型就不行了
    }

    @Test
    public void test6(){
        //NumberFormatException 数据格式化异常
        String str1="123";
        int i1 = Integer.parseInt(str1);  //可以将String类型的“123”转化为int类型的123

        String str2="abc";
        int i2 = Integer.parseInt(str2);    //不可以转换，会报错

        System.out.println(i1);
        System.out.println(i2);
    }

    @Test
    public void test7(){
        //InputMismatchException 输入类型不一致
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        int num= scanner.nextInt(); //若输入的不是int类型，则会报错
        System.out.println(num);
    }

    @Test
    public void test8(){
        //ArithmeticException 算术异常
        int num=10;
        System.out.println(num/0);  //编译的时候不报错，运行的时候报错
    }

    //**********************以上是运行时异常，以下是编译时异常****************************

    @Test
    public void test9(){
        //ClassNotFoundException 类找不到异常
        //Class clz=Class.forName("java.lang.String");  //反射
    }

    @Test
    public void test10() throws FileNotFoundException, IOException {
        File file=new File("D:\\hello.txt");

        //可能报FileNotFoundException 文件找不到异常
        FileInputStream fis=new FileInputStream(file);  //流直接操作文件

        //把文件内容直接读到内存中输出
        int data=fis.read();    //可能报IOException 输入输出异常
        while(data!=-1){    //data为-1的时候退出，就是读完了
            System.out.print((char)data);
            data=fis.read();  //可能报IOException 输入输出异常
        }

        //资源关闭
        fis.close();  //可能报IOException 输入输出异常
    }
}

🍺输出结果

image.png
image.png

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C 活跃在程序设计领域。该语言写入了许多新项目，而且据 TIOBE 排行榜数据显示，C 的受欢迎度和使用率位居第 4，仅次于 Python、Java 和 C。 尽管 C 在过去二十年里的 TIOBE 排名都位居前列（2008 年 2 月排在第 5 名，到…
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从0开始python学习-46.pytest框架之通过yaml处理接口关联问题-针对变量处理

从0开始python学习-46.pytest框架之通过yaml处理接口关联问题-针对变量处理

目录 1. 提取变量 1.1 提取方法 1.2 提取地方：响应的body，响应的cookie，响应头 1.3 提取方式： 1.4 示例：在能获取到对应token的yaml用例中写入 2.使用变量：封装一个通用extract_util.py 3. 调用测试用…
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设计模式之过滤器模式

设计模式之过滤器模式

目录 1.简介 2.过滤器的实现 2.1.过滤器的角色 2.2.类图 2.3.具体实现 3.过滤器模式的优点 4.过滤器模式的不足 5.适用的场景 1.简介 过滤器模式（Filter Pattern）或标准模式（Criteria Pattern）是一种结构型设计模式&…
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5.5 THREAD GRANULARITY

5.5 THREAD GRANULARITY

性能调优中一个重要的算法决定是线程的粒度。有时，在每个线程中投入更多工作并使用更少的线程是有利的。当线程之间存在一些冗余工作时，就会产生这种优势。在当前一代设备中，每个SM的指令处理带宽有限。每个指令都消耗指令处理带宽&#xff0…
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迎接人工智能的下一个时代：ChatGPT的技术实现原理、行业实践以及商业变现途径

迎接人工智能的下一个时代：ChatGPT的技术实现原理、行业实践以及商业变现途径

课程背景 2023年，以ChatGPT为代表的接近人类水平的对话机器人，AIGC不断刷爆网络，其强大的内容生成能力给人们带来了巨大的震撼。学术界和产业界也都形成共识：AIGC绝非昙花一现，其底层技术和产业生态已经形成了新的格局…
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【数据结构 | 二叉树入门】

【数据结构 | 二叉树入门】

数据结构 | 二叉树入门 二叉树概念：二叉树特点：二叉树的基本形态特殊二叉树满二叉树完全二叉树 二叉树的存储结构二叉树的遍历先序遍历中序遍历后序遍历 计算二叉树的节点个数计算叶子节点的个数树的高度求第k层节点个数 二叉树概念： 如下图…
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【51单片机】延时函数delay的坑——关于无符号整型数据for语句“x ＞= 0“变成死循环

【51单片机】延时函数delay的坑——关于无符号整型数据for语句“x ＞= 0“变成死循环

请认真看看以下延时函数是否正确，并且指出错误：（考考C语言功底） void delay_ms(unsigned int xms) //delay x ms {unsigned int x,y;for(xxms;x>0;x--)for(y124;y>0;y--); }废话少说，上正确代码： v…
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python进阶 -- 日志装饰器详解

python进阶 -- 日志装饰器详解

日志 日志：记录程序运行的时候，出现的问题，或者说验证流程是否正常 在实际工作中，python的脚本命令一般是放在服务器执行的linux系统 日志其实就是记录程序运行时出现的问题、或者正常的打印，协助出现问题的时解决排查…
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以太网交换机——稳定安全，构筑数据之桥

以太网交换机——稳定安全，构筑数据之桥

交换机，起源于集线器和网桥等网络通信设备，它在性能和功能上有了很大的发展，因此逐渐成为搭建网络环境的常用的设备。 随着ChatGPT爆发，因为用户量激增而宕机事件频频发生，云计算应用催生超大规模算力需求，…
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kubernetes Namespace Labels 详解

kubernetes Namespace Labels 详解

写在前面：如有问题，以你为准， 目前24年应届生，各位大佬轻喷，部分资料与图片来自网络 内容较长，页面右上角目录方便跳转 namespace 实现资源分组，label实现业务分组 Namespace 基础理论 最重…
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Spring AOP（详解）

Spring AOP（详解）

目录 1.AOP概述 2.AOP相关术语 3.Spring AOP的原理机制 3.1JDK动态代理 3.2 CGLIB动态代理 3.3简单代码展示 3.3.1JDK动态代理 3.3.2CGLIB动态代理 4.Spring的AOP配置 4.1pom.xml 4.2增强方法 4.3切点 4.4切面 5.基于注解的AOP配置 5.1.创建工程 5.2.增强 5.3AOP…
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使用flet创建todo应用

使用flet创建todo应用

使用 Flet 在 Python 中创建待办事项应用 Create To-Do app in Python with Flet 翻译官网教程https://flet.dev/docs/tutorials/python-todo，对一些地方进行了注释和修改。 安装flet Python版本需要3.8及以上，使用pip安装： pip install…
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