20155217 2016-2017-2 《Java程序设计》第6周学习总结

20155217 2016-2017-2 《Java程序设计》第6周学习总结

教材学习内容总结

第十章

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。

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。

部分代码：

• 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：

第十一章

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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使用Lock使用ReadWriteLock

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。

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。

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：

  运行教材314面MemberDemo.java程序时产生了如果将out.println(Member.load("B1234"));中的B1234改为名字能不能正确输出的想法，于是进行尝试。

out.println(Member.load("Justin"));
out.println(Member.load("Monica"));
out.println(Member.load("Irene"));

结果出现了错误。

• 问题1解决方案：

  通过检索错误并且重新看书上的内容，发现有可能是因为Memeber类中文件名为Member的会员号码，而不是会员姓名，导致调用Member.laod()类时只能指定号码而出现错误。于是对Member.java中的程序进行如下修改。

public void save() throws IOException {
try(DataOutputStream output =
            new DataOutputStream(new FileOutputStream(name))) {
    output.writeUTF(number);
    output.writeUTF(name);
    output.writeInt(age);
}
}

public static Member load(String number) throws IOException {
    Member name;
    try(DataInputStream input =
                new DataInputStream(new FileInputStream(number))) {
        name = new Member(
                input.readUTF(), input.readUTF(), input.readInt());
    }
    return name;
}

再次尝试，成功运行。

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：

  ThreadGroupDemo2.java运行结果与教材中给出的结果不相同。

  

• 问题1解决方案：

  首先我检查了自己的代码，发现并没有敲错或者和原代码不相同的地方。
  
  其次深入理解代码，t1设定了Thread.UncaughtException实例，未捕捉的异常在运行时以

形式呈现是正确的，因此我认为是教材给的结果出错了。

代码托管

上周考试错题总结

这周的试题不会的很多都属于代码方面的，现在对我来说这些问题是比较难的，以后还是需要多练多总结。

结对及互评

评分标准

1. 正确使用Markdown语法（加1分）：

   • 不使用Markdown不加分
   • 有语法错误的不加分（链接打不开，表格不对，列表不正确...）
   • 排版混乱的不加分

2. 模板中的要素齐全（加1分）

   • 缺少“教材学习中的问题和解决过程”的不加分
   • 缺少“代码调试中的问题和解决过程”的不加分
   • 代码托管不能打开的不加分
   • 缺少“结对及互评”的不能打开的不加分
   • 缺少“上周考试错题总结”的不能加分
   • 缺少“进度条”的不能加分
   • 缺少“参考资料”的不能加分

3. 教材学习中的问题和解决过程, 一个问题加1分

4. 代码调试中的问题和解决过程, 一个问题加1分

5. 本周有效代码超过300分行的（加2分）

   • 一周提交次数少于20次的不加分

6. 其他加分：

   • 周五前发博客的加1分
   • 感想，体会不假大空的加1分
   • 排版精美的加一分
   • 进度条中记录学习时间与改进情况的加1分
   • 有动手写新代码的加1分
   • 课后选择题有验证的加1分
   • 代码Commit Message规范的加1分
   • 错题学习深入的加1分
   • 点评认真，能指出博客和代码中的问题的加1分
   • 结对学习情况真实可信的加1分

7. 扣分：

   • 有抄袭的扣至0分
   • 代码作弊的扣至0分
   • 迟交作业的扣至0分

点评模板：

• 博客中值得学习的或问题：

  • xxx
  • xxx
  • ...

• 代码中值得学习的或问题：

  • xxx
  • xxx
  • ...

• 基于评分标准，我给本博客打分：XX分。得分情况如下：xxx

• 参考示例

点评过的同学博客和代码

• 本周结对学习情况

  • 20155236
  • 结对照片
  • 结对学习内容
    • 字符处理类中Reader与Writer继承架构
    • 线程中Thread与Runnable;
    • 并行API中使用Lock和ReadWriteLock

• 上周博客互评情况

  • 20155227
  • 20155303
  • 20155330
  • 20155210

其他（感悟、思考等，可选）

每周的学习都是新的挑战，随着学习的深入，出现了越来越多的相似的名次或者类似的定义，从中我都能总结出一些学习Java的经验和道理，尝试做笔记，将重要的、容易混淆的知识点都记下来，在博客中总结本周学习内容时也着重进行这方面的整理，发现这样在回顾知识点时很方便，也很清晰明了，省去了反复翻看前面书的内容的繁琐，节约了大量的时间。这就是磨刀不误砍柴工的道理了吧。

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	5/5	1/4	20/20
第二周	140/145	1/5	18/38
第三周	330/451	1/6	16/54
第四周	578/1038	1/7	18/72
第五周	774/1472	1/8	18/90
第六周	1592/3064	1/9	18/108

尝试一下记录「计划学习时间」和「实际学习时间」，到期末看看能不能改进自己的计划能力。这个工作学习中很重要，也很有用。

耗时估计的公式

：Y=X+X/N ，Y=X-X/N，训练次数多了，X、Y就接近了。

参考：软件工程软件的估计为什么这么难，软件工程 估计方法

• 计划学习时间:25小时

• 实际学习时间:18小时

• 改进情况：学会了对重点内容做笔记，这样以后查找会比较方便。

(有空多看看现代软件工程 课件

软件工程师能力自我评价表)

参考资料

• Java学习笔记(第8版)

• 《Java学习笔记(第8版)》学习指导

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