20145236 《Java程序设计》 第6周学习总结

20145236 《Java程序设计》第6周学习总结

教材学习内容总结

第十章 输入/输出

InputStream与OutputStream

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。

• 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。

串流继承架构

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。
• 标准输出可以重新导向至文档，只要执行程序时使用>将输出结果导向至指定文档。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。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。无论FileInputStream还是FileOutputStream，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。

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BufferedOutputStream、BufferedInputStream,具备数据转换处理的DataInputStream、DataOutputStream,具备对象串行化能力的ObjectInputStream、ObjectOutputStream等。

字符处理类

Reader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。

• 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。

字符处理装饰器

Reader、Writer也有一些装饰器类可供使用。如果串流处理的字节数据，实际上代表某些字符的编码数据，而你想要将这些字节数据转换为对应的编码字符，可以使用InputStreamReader、OutputStreamWriter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。PrintReader、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。

第十一章 线程与并行API

线程

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。

Thread与Runnable

1.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。

2.撰写多线程程序的方式：

• 将流程定义在Runnable的run()方法中
• 继承Thread类，重新定义run()方法

3.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。

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。
在所有的非Daemon线程都结束时，JVM自动就会中止。
setDeamon()方法用来设定一个线程是否为Daemon线程。
isDaemon()方法可以判断线程是否为Daemon线程。

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）。
一个进入Blocked状态的线程，可以由另一个线程调用该线程的interrupt()方法，让它离开Blocked状态。
使用Thread.sleep()会让线程进入Bocked状态。

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异常。

关于ThreadGroup

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

2.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 。

enumerate()方法要传入Thread数组，这会将线程对象设定至每个数组索引。

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。

3.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。

synchronized与volatile

1.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。

2.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。

3.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。

4.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。

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。

• 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(interrupt())或是告知(notify())可以参与排班。

• wait()一定要在条件式成立的循环中执行。

并行API

Lock、ReadWriteLock与Condition

• 使用Lock
  
  lock接口主要操作类之一为ReentrantLock，可以达到synchronized的作用。
  
  为了避免调用Lock()后，在后续执行流程中抛出异常而无法解除锁定，一定要在finally中调用Lock对象的unlock()方法。
  
  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。

• 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。

• 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。

• 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。

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。

• 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。

• 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。

• 使用ForkJoinPool
  
  所谓分而治之的问题，是指这些问题的解决，可以分解为性质相同的子问题，子问题还可以再分解为更小的子问题，将性质相同的子问题解决并收集运算结果，整体问题也就解决了。
  
  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。

并行Collection简介

• CopyOnWriteArrayList操作了List接口，这个类的实例在写入操作是，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。

教材学习中的问题和解决过程

• 如果串流处理的字节数据，实际上代表某些字符的编码数据，如果想要将这些字节数据转换为对应的编码字符，可以使用InputStreamReader、OutputStreamWriter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。PrintReader、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。

• 以下是我编辑的一个程序：

package cc.openhome;
import java.text.DecimalFormat;
import java.util.Scanner;
    public class Zhidao {

        public static void main(String[] args) {
           String condition = "";
            Zhidao zhidao = new Zhidao();
            do{
                Scanner scanner = new Scanner(System.in);
                try{
                    System.out.print("请输入第一个数：");
                    double x = scanner.nextDouble();
                    System.out.print("请输入第二个数：");
                    double y = scanner.nextDouble();
                    System.out.print("请输入运算符：");
                    String s = scanner.next();
                    char z = s.charAt(0);
                    zhidao.yunsuan(x, y, z);
                }catch(Exception e){
                    System.out.println("请输入正确的数据！");
                }
                System.out.print("是否继续？continue：继续，任意字符：结束");
                condition = scanner.next();

            }while("continue".equals(condition));
        }

        public static void yunsuan(double x,double y,Character z){
            DecimalFormat r=new DecimalFormat();
            r.applyPattern("#0.00");
            if(z.equals('+')){
                System.out.println(x+"+"+y+"=" + r.format((x+y)));
            } else if(z.equals('-')){
                System.out.println(x+"-"+y+"=" + r.format((x-y)));
            } else if(z.equals('*')){
                System.out.println(x+"*"+y+"=" + r.format((x*y)));
            } else if(z.equals('/')){
                if(y==0)
                {
                    System.out.println("被除数不能为0");
                }
                else{
                    System.out.println(x+"/"+y+"=" + r.format((x/y)));
                    }

            }
            else{
                System.out.println("无法识别改运算符");
                }
        }
    }

刚开始没有给程序定义一个初始的数据空间，导致代码无法运行，后来加了String condition = "";才使得程序能够运行。

本周代码托管截图

其他（感悟、思考等，可选）

随着教材内容的推进，内容越来越难懂了，看到过一个学长说过越是感觉吃力，越要坚持，能坚持下来就会收获更多，技术水平会达到更高的突破。所以越不能坚持越要告诉自己要坚持，编程不是短时间内就能掌握的技术，需要我们从最基础的知识一步一步踏踏实实的循序渐进的去学习，而且我发现如果前面的知识掌握不好的话，后面遇到问题就更不会解决了，前面的每一章内容都是为后面的知识打基础，对于Java编程新手来说，只有基础足够牢靠，后面的编程才会更加合理符合正确的逻辑性。

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	2/2	20/20
第二周	300/500	2/4	18/38
第三周	500/1000	2/6	22/60
第四周	500/1500	1/7	30/90
第五周	500/2000	1/8	20/110
第六周	500/2500	1/9	20/130

参考资料

• Java学习笔记(第8版)
• 《Java学习笔记(第8版)》学习指导