20145211 《Java程序设计》第6周学习总结——三笑徒然当一痴
教材学习内容总结
I/O——InputStream与OutStream###
- Java中I/O操作主要是指使用Java进行输入，输出操作。这与c++中的iostream并无太大区别。 Java所有的I/O机制都是基于数据流进行输入输出，这些数据流表示了字符或者字节数据的流动序列。Java的I/O流提供了读写数据的标准方法。任何Java中表示数据源的对象都会提供以数据流的方式读写它的数据的方法。
- Java.io是大多数面向数据流的输入/输出类的主要软件包。此外，Java也对块传输提供支持，在核心库java.nio中采用的便是块IO流IO的好处是简单易用，缺点是效率较低。块IO效率很高，但编程比较复杂。
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数据流：
一组有序，有起点和终点的字节的数据序列。包括输入流和输出流。 -
输入流（Input Stream）：
程序从输入流读取数据源。数据源包括外界(键盘、文件、网络…)，即是将数据源读入到程序的通信通道 -
输出流：
程序向输出流写入数据。将程序中的数据输出到外界（显示器、打印机、文件、网络…）的通信通道。 -
流的层次结构
- 输入流
-输出流
标准输入，输出数据流
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标准输出流 System.out
System.out向标准输出设备输出数据，其数据类型为PrintStream。方法：print(参数)或者Void println(参数)
System.out.println("hell,world!"); -
标准输入流 System.in
System.in读取标准输入设备数据（从标准输入获取数据，一般是键盘），其数 据类型为InputStream。
方法：int read() //返回ASCII码。若,返回值=-1，说明没有读取到任何字节读取工作结束。int read(byte[] b)//读入多个字节到缓冲区b中返回值是读入的字节数
import java.io.*;
public class StandardInputOutput {
public static void main(String args[]) {
int b;
try {
System.out.println("please Input:");
while ((b = System.in.read()) != -1) {
System.out.print((char) b);
}
} catch (IOException e) {
System.out.println(e.toString());
}
}
}
InputStream类
- inputstream类和outputstream类都为抽象类，不能创建对象，可以通过子类来实例化。
InputStream是输入字节数据用的类，所以InputStream类提供了3种重载的read方法.
** Inputstream类中的常用方法：**
1. public abstract int read( )：读取一个byte的数据，返回值是高位补0的int类型值。
2. public int read(byte b[ ])：读取b.length个字节的数据放到b数组中。返回值是读取的字节数。该方法实际上是调用下一个方法实现的
3. public int read(byte b[ ], int off, int len)：从输入流中最多读取len个字节的数4据，存放到偏移量为off的b数组中。
4. public int available( )：返回输入流中可以读取的字节数。注意：若输入阻塞，当前线程将被挂起，如果InputStream对象调用这个方法的话，它只会返回0，这个方法必须由继承InputStream类的子类对象调用才有用，
5. public long skip(long n)：忽略输入流中的n个字节，返回值是实际忽略的字节数, 跳过一些字节来读取
6. public int close( ) ：我们在使用完后，必须对我们打开的流进行关闭.
OutputStream类
- OutputStream提供了3个write方法来做数据的输出，这个是和InputStream是相对应的。
1. public void write(byte b[ ])：将参数b中的字节写到输出流。
2. public void write(byte b[ ], int off, int len) ：将参数b的从偏移量off开始的len个字节写到输出流。
3. public abstract void write(int b) ：先将int转换为byte类型，把低字节写入到输出流中。
4. public void flush( ) : 将数据缓冲区中数据全部输出，并清空缓冲区。
5. public void close( ) : 关闭输出流并释放与流相关的系统资源。
注意：
1. 上述各方法都有可能引起异常。
2. InputStream和OutputStream都是抽象类，不能创建这种类型的对象。
命令行参数
public class TestArgs {
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < args.length; i++) {
System.out.println("args[" + i + "] is <" + args[i] + ">");
}
}
}
字符处理类
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Reader抽象类：用于读取字符流的抽象类。子类必须实现的方法只有 read(char[], int, int) 和 close()。但是，多数子类将重写此处定义的一些方法，以提供更高的效率或其他功能。
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Writer抽象类：写入字符流的抽象类。子类必须实现的方法仅有 write(char[], int, int)、
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flush() 和 close()。但是，多数子类将重写此处定义的一些方法，以提供更高的效率或其他功能。
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。 -
Reader、Writer中也有一些装饰器类，InputStreamReader和OutputStreamWriter可以对串流数据打包，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。PrintWriter与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。
线程
- 简介
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多线程程序即程序拥有多个流程。
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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。从main()开始的流程会由主线程执行，run()方法可以创建Thread实例来执行。启动额外线程执行指定流程，必须调用Thread实例的start()方法。
Thread与Runnable撰写多线程程序的方式：1.将程序定义在Runnable的run()方法中；2.继承Thread类，重新定义run()方法。
线程生命周期
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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。 如果一个Thread被标示为Daemon线程，在所有的非Daemon线程都结束时，JVM自动就会终止。
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Thread基本状态图：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）。
public class InterruptedDemo {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(99999);
} catch (InterruptedException ex) {
System.out.println("我醒了XD");
}
});
thread.start();
thread.interrupt(); // 主线程调用thread的interrupt()
}
}
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安插线程：join()表示将线程加入称为另一个线程的流程中，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。
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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异常。
ThreadGroup
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每个线程都属于某个线程群组，获取目前线程所属线程群组名：Thread.currentThread().getThreadGroup().getName()
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java.lang.ThreadGroup类可以管理群组中的线程。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()方法可以获取群组的线程数量 ；enumerate()方法可以一次取得群组中所有线程；uncaughtException()方法第一个参数可取得发生异常的线程实例，第二个参数可取得异常对象。
synchronized与volatile
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不具备线程安全的类：线程存取同一对象相同资源时可能引起竞速情况的类。
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使用synchronized
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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。
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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。
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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。
volatile
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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。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。
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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。
class Variable1 {
static int i = 0, j = 0;
static void one() {
i++;
j++;
}
static void two() {
System.out.printf("i = %d, j = %d%n", i, j);
}
}
public class Variable1Test {
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(() -> {
while (true) {
Variable1.one();
}
});
Thread thread2 = new Thread(() -> {
while (true) {
Variable1.two();
}
});
thread1.start();
thread2.start();
}
}
等待与通知
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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，其他线程可以竞争对象锁定，取得锁定的线程可以执行synchronize区块的代码。
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调用锁定对象的notify()方法：从对象等待集合中随机通知一个线程加入排班，再次执行synchronize前，被通知的其他线程共同竞争对象锁定。
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调用锁定对象的notifyAll()方法：所有等待集合中的线程都会被通知参与排班，这些线程会与其他线程共同竞争对象锁定。
并行API
- Lock、ReadWriteLock与Condition
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Lock
lock接口主要操作类之一为ReentrantLock，如果已经有线程取得Lock对象锁定，尝试在一次锁定同一Lock对象是可以的。
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。
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ReadWriteLock
ReadWriteLock接口定义了读取锁定与写入锁定行为，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。
- 使用StampedLock
支持乐观读取操作。在读取线程很多，写入线程很少的情况下，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。
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使用Condition
Condition接口用来搭配Lock，Condition的await()、signal()、signalAll()方法，可视为Object的wait()、notify()、notifyAll()方法的对应。
- 使用Executor
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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，通常会使用 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。
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使用ScheduledThreadPoolExecutor：ScheduledExecutorService为ExecutorService 的子接口，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。
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使用ForkJoinPool：ForkJoinPool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。
并行Collection
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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。
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CopyOnWriteArraySet操作了Set接口，内部特性与CopyOnWriteArrayList相似。
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BlockedQueue是Queue的子接口，新定义了put()、take()方法。
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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。
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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。
教材学习中的问题和解决过程
InputStream与Reader差别OutputStream与Writer差别
InputStream和OutputStream类处理的是字节流，数据流中的最小单位是字节(8个bit)
Reader与Writer处理的是字符流，在处理字符流时涉及了字符编码的转换问题
import java.io.*;
public class EncodeTest {
private static void readBuff(byte [] buff) throws IOException {
ByteArrayInputStream in =new ByteArrayInputStream(buff);
int data;
while((data=in.read())!=-1) System.out.print(data+" ");
System.out.println(); in.close(); }
public static void main(String args[]) throws IOException {
System.out.println("内存中采用unicode字符编码：" );
char c='好';
int lowBit=c&0xFF; int highBit=(c&0xFF00)>>8;
System.out.println(""+lowBit+" "+highBit);
String s="好";
System.out.println("本地操作系统默认字符编码：");
readBuff(s.getBytes());
System.out.println("采用GBK字符编码：");
readBuff(s.getBytes("GBK"));
System.out.println("采用UTF-8字符编码：");
readBuff(s.getBytes("UTF-8")); }
}
Reader类能够将输入流中采用其他编码类型的字符转换为Unicode字符，然后在内存中为其分配内存
Writer类能够将内存中的Unicode字符转换为其他编码类型的字符，再写到输出流中。
其他（感悟、思考等，可选）
学习Java这么久，依然有一种“三笑徒然是一痴的感觉”。如果把java喻成“凌波微步，罗袜生尘”的美女，那到底多久才能让她对我回眸一笑呢？
不管不顾，继续敲代码！！！
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 | 100/100 | 2/2 | 15/15 | 学会搭建Java环境，学会写一些简单程序，掌握一些小技巧 |
| 第二周 | 100/200 | 2/4 | 22/37 | 学会使用IDEA |
| 第三周 | 400/650 | 1/5 | 24/61 | 深入了解面向对象 |
| 第四周 | 750/1450 | 1/6 | 30/91 | 理解继承、多态、接口 |
| 第五周 | 750/2200 | 2/10 | 30/120 | 接触异常处理与Map |
| 第六周 | 400/2600 | 2/12 | 30/150 | 感悟输入输出流与线程 |
