20145240 《Java程序设计》第六周学习总结

20145240 《Java程序设计》第六周学习总结

教材学习内容总结

InputStream与OutputStream

10.1.1串流设计的概念

• Java将输入/输出抽象化为串流，数据有来源及目的地，衔接两者的是串流对象。

• 从应用程序角度来看，如果要将数据从来源取出，可以使用输入串流，如果要将数据写入目的地，可以使用输出串流。在Java中，输入串流代表对象为java.io.Inputstream实例，输出串流代表对象为java.io.OutputStream实例。

• dump()方法接受InputStream与OutputStream实例，分别代表读取数据的来源，以及输出数据的目的地。

• FileIntputStreaｍ是InputStream的子类，用于衔接文档以读入数据，FileOutStream是OutputStream的子类，用于衔接文档以写出数据。

• 在不使用InputStream与OutputStream时，必须使用close()方法关闭串流。由于InputStream与OutputStrem操作了java.io.Closeable接口，其父接口为java.lang.AutoCloseable接口。

10.1.2串流继承结构

1.标准输入/输出

• 可以使用System的setIn()方法指定InputStream实例，重新指定标准输入来源。

• 可以使用System的setOut()方法指定```printStream````实例，将结果输出至指定的目的地。

2.FileInputStream与FileOutputStream

• FileInputStream是InputStream的子类，可以指定文件名创建实例，一旦创建文档就开启，接着就可用来读取数据。主要操作了InputSream的read（）抽象方法，可以从文档中读取数据。

• FileOutputStream是OutputStream的子类，可以指定文件名创建实例，一旦创建文档就开启，接着就可以用来写出数据。主要操作了OnputSream的write（）抽象方法，可以写出数据至文档。

• 无论FileInputStream还是FileOutputStream，在读取、写入文档时是以字节为单位，通常会使用一些高阶类进行打包，不使用时都要使用close()关闭文档。

3.ByteArryInputStream与ByteArryOutputStream

• ByteArryInputStream是InputStrteam的子类，可以指定byte数组创建实例，一旦创建就可将byte数组当做数据源进行读取。

• ByteArryOutputStream是OutputStream的子类，可以指定byte数组创建实例，一旦创建将byte数组当做目的地写出数据。

10.1.3串流处理装饰器

• InputStream、OutStream提供串流基本操作，如果想要为输入/输出的数据做加工处理，则可以使用打包器类。

• 常用的打包器具备缓冲区作用的BufferedIutputStream、BufferedOnputStream,具备数据转换处理的DataInputStream、DataOutputStream,具备对象串行化能力的ObjectInputStream、ObjectOutputStream等。

10.2字符处理类

10.2.1Reader与Writer继承架构

• 针对字符数据的读取，Java SE提供了java.io.Reader类，其抽象化了字符数据读入的来源。

• 针对字符数据的写入，则提供了java.io.Writer类。其抽象化了数据写出的目的地。

- StringReader可以将字符串打包，当作读取来源，StringWriter则可以作为写入目的地，最后用toString（）取得所有写入的字符组成的字符串。

• FileReader、FileWriter则可以对文档做读取与写入，读取或写入时默认会使用操作系统默认编码来做字符转换。

• 在启动JVM时，可以指定-Dfile.encoding来指定FileReader、FileWriter所使用的编码。

eg：Member类可以调用save（）储存Member实例本身的数据，文件名为Member的会员号码，调用Member.load（）指定会员号码，则可以读取文档中的会员数据。

import java.io.IOException;
import static java.lang.System.out;

public class MemberDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Member[] members = {
                    new Member("B1234", "Justin", 90), 
                    new Member("B5678", "Monica", 95), 
                    new Member("B9876", "Irene", 88)
        };
        for(Member member : members) {
            member.save();
        }
        out.println(Member.load("B1234"));
        out.println(Member.load("B5678"));
        out.println(Member.load("B9876"));
    }
}

• 运行结果

10.2.2字符处理装饰器

1.InputStreamReader与OutputStreamWriter

• InputStreamReader、OutputStreamWriter对串流数据打包。

2.BufferedReader与BufferedWriter

• BufferedReader、BufferedWriter可对Reader、Writer提供缓冲区作用，在处理字符输入/输出时，对效率也会有所帮助。

3.PrintWriter

• PrintWriter、PrintStream使用上极为类似，不过除了可以对OutputStream打包之外，PrintWriter还可以对Writer进行打包，提供print()、println()、format()等方法。

11.1线程

11.1.1线程简介

• 在java中，如果想在main()以外独立设计流程，可以撰写类操作java.lang.Runnable接口，流程的进入点是操作在run()方法中。

• 在java中，从main()开始的流程会由主线程执行，可以创建Thread实例来执行Runnable实例定义的run()方法。

eg：TortoiseHareRace2.java。

• 运行结果
  

10.1.2Thread与Runnable

• JVM是台虚拟计算机，只安装一颗称为主线程的CPU，可执行main()定义的执行流程。如果想要为JVM加装CPU，就是创建Thread实例，要启动额外CPU就是调用Thread实例的start()方法，额外CPU执行流程的进入点，可以定义在Runnale接口的run()方法中。

• 撰写多线程程序的方式：
  1.将流程定义在Runnable的run()方法中。
  2.继承Thread类，重新定义run()方法。

• 操作Runnable接口的好处就是较有弹性，你的类还有机会继承其他类。若继承了Thread，那该类就是一种Thread，通常是为了直接利用Thread中定义的一些方法，才会继承Thread来操作。

11.1.3线程生命周期

1.Daemon线程

• 主线程会从main()方法开始执行，直到main()方法结束后停止JVM。

• 如果主线程中启动了额外线程，默认会等待被启动的所有线程都执行完run()方法才中止JVM。

• setDeamon()方法用来设定一个线程是否为Daemon线程。

• 如果没有使用setDeamon（）设定为true，则程序会不断的输出Orz而不终止。

• isDaemon()方法可以判断线程是否为Daemon线程。

• 运行结果

2.Thread基本状态图

• 在调用Thread实例start()方法后，基本状态为可执行（Runnable）、被阻断（Blocked）、执行中（Running）。

eg：DaemonDemo.java。

• 运行结果
  

eg：若不使用setDeamon()方法。

• 运行结果

3.安插线程

• 当线程使用join()加入至另一个线程时，另一个线程会等待被加入的线程工作完毕，然后在继续它的动作，join()的意思表示将线程加入称为另一个线程的流程中。

4.停止线程

• 线程完成run()方法后，就会进入Dead，进入Dead的线程不可以再次调用start()方法，否则会抛出IllegalThreadStateException。

eg：InterruptedDemo.java。

• 运行结果
  

11.1.4关于ThreadGroup

• 获取目前线程所属线程群组名：Thread.currentThread().getThreadGroup().getName()

• ThreadGroup的某些方法，可以对群组中所有线程产生作用。interrupt()方法可以中断群组中所有线程，setMaxPriority()方法可以设定群组中所有线程最大优先权。activeCount()方法获取群组的线程数量 。

• 未捕捉异常会由线程实例setUncaughtExceptionHandler()设定的Thread.UncaughtExceptionHandler实例处理之后是线程ThreadGroup，然后是默认的Thread.UncaughtExceptionHandler。

11.1.5synchronized与volatile

1.使用synchronized

• 每个对象都会有个内部锁定，或称为监控锁定。被标示为synchronized的区块将会被监控，任何线程要执行synchronize区块都必须先取得指定的对象锁定。

• java的synchronize提供的是可重入同步，也就是线程取得某对象锁定后，若执行过程总又要执行synchronize，尝试取得锁定的对象来源又是同一个，则可以直接执行。

• 由于线程无法取得锁定时会造成阻断，不正确地使用synchronize有可能造成效能低下，另一个问题则是死结。

eg：ThreadGroupDemo2.java。

• 运行结果
  

2.使用volatile

• synchronized要求达到的所标示区域的互斥性和可见性。互斥性是指synchronized区块同时间只能有一个线程；可见性是指线程离开synchronized区块后，另一线程接触到的就是上一线程改变后的对象状态。

• 可以在变量上声明volatile，标示变量是不稳定、易变的，也就是可能在多线程下存取，这保证变量的可见性，也就是若有线程变动了变量值，另一线程一定可看到变更。被标示为volatile的变量，不允许线程快取，变量值的存取一定是在共享内存中进行。

• volatile保证的是单一变数的可见性，线程对变量的存取一定是在共享内存中，不会在自己的内存空间中快取变量，线程对共享内存中变量的存取，另一线程一定看得到。

eg：Variable2Test.java。

• 运行结果
  

eg：Variable3Test.java。

• 运行结果
  

11.1.6等待与通知

• wait()、notify()、notifyAll()是Object定义的方法，可以通过这3个方法控制线程释放对象的锁定，或者通知线程参与锁定竞争。

• 线程要进入synchronized范围前，要先取得指定对象的锁定。执行synchronized范围的程序代码期间，若调用锁定对象的wait（）方法，线程会释放对象锁定，并进入对象等待集合而处于阻断状态。

• 放在等待集合的线程不会参与CPU排班，wait()可以指定等待时间，时间到之后线程会再次加入排班，如果指定时间0或不指定，则线程会持续等待，知道被中断或是告知可以参与排班。

• wait()一定要在条件式成立的循环中执行。

11.2并行API

11.2.1Lock、ReadWriteLock与Condition

1.使用Lock

• lock接口主要操作类之一为ReentrantLock，可以达到synchronized的作用。

• 想要锁定Lock对象，可以调用其lock（）方法，只有取得Lock对象锁定的线程才可以继续往后执行程序代码，要解除锁定可以调用Lock对象的unclock（）。

• Lock接口还定义了tryLock()方法，如果线程调用tryLock()可以取得锁定会返回true，若无法取得锁定并不会发生阻断，而是返回false。

2.使用ReadWriteLock

• ReadWriteLock接口定义了读取锁定与写入锁定行为，可以使用readLock()、`writeLock()方法返回Lock```操作对象。

• ReentrantReadWriteLock是ReadWriteLock接口的主要操作类，readLock()方法会返回ReentrantReadWriteLock.ReadLock实例，writeLock()犯法会返回ReentrantReadWriteLock.WriteLock实例。

3.使用StampedLock

• StampedLock类可支持了乐观读取操作。也就是若读取线程很多，写入线程很少的情况下，你可以乐观地认为，写入与读取同时发生的机会很少，因此不悲观的使用哇暖的读取锁定，程序可以查看数据读取之后，是否遭到写入线程的变更，再采取后续的措施。

4.使用Condition

• Condition接口用来搭配Lock，最基本用法就是达到Object的wait()、notify()、notifyAll()方法的作用。

• Condition的await()、signal()、signalAll()方法，可视为Object的wait()、notify()、notifyAll()方法的对应。

11.2.2使用Executor

• Runnable用来定义可执行流程与可使用数据，Thread用来执行Runnable。
• 将Runnable指定给Thread创建之用，并调用start()开始执行。
• 定义了java.util.concurrent.Executor接口，目的是将Runnable指定与实际执行分离。

eg：FutureCallableDemo.java。

• 运行结果
  

1.使用ThreadPoolExecutor

• 线程池这类服务的行为实际上是定义在Executor的子接口java.util.concurrent.ExecutorService中。
• 通用的java.util.concurrent.Executor的newCacheThreadPool()、newFixedThreadPool()静态方法来创建ThreadPoolExecutor实例，程序看起来较为清楚且方便。

2.使用ScheduledThreadPoolExecutor

• ScheduledExecutorService为ExecutorService的子接口，顾名思义，可以让你进行工作排程。
• schedule()方法用来排定Runnable或Callable实例延迟多久后执行一次，并返回Future子接口ScheduledFuture的实例。
• 对于重复性的执行，可使用scheduleWithFixedDelay()和scheduleAtFixedRate()方法。

3.使用ForkJoinPool

• ForkJoinPool与其他的ExecutorService操作不同的地方在于，它是闲聊了工作窃取演算，其建立的线程如果完成手边任务，会尝试寻找并执行其他任务建立的资额任务，让线程保持忙碌状态，有效利用处理器的能力。
• ForkJoin框架适用于计算密集式的任务，较不适合用于容易造成线程阻断的场合。

11.2.3并行Collection简介

• CopyOnWriteArrayList操作了List接口，这个类的实例在写入操作时，内部会建立新数组，并复制原有数组索引的参考，然后在新数组上进行写入操作，写入完成后，再将内部原参考旧数组的变量参考至新数组。

• CopyOnWriteArraySet操作了Set接口，与CopyOnWriteArrayList相似。

• BlockedQueue是Queue的子接口，新定义了put()、take()方法。

• ConcurrentMap是Map的子接口，其定义了putIfAbsent()、remove()、replace()等方法。这些方法都是原子操作。

• ConcurrentHashMap是ConcurrentMap的操作类，ConcurrentNavigableMap是ConcurrentMap的子接口，其操作类为ConcurrentSkipListMap，可视为支持并行操作的TreeMap版本。

本周代码托管截图

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	200/200	1/2	20/20
第二周	300/500	1/3	30/50
第三周	500/1000	1/4	35/85
第四周	1225/2225	1/5	40/125
第五周	993/3218	1/5	35/160
第六周	1360/4578	2/7	40/200