20145219 《Java程序设计》第06周学习总结

教材学习内容总结

InputStream与OutputStream

串流设计

1.串流：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。

2.将数据从来源取出，可以使用输入串流，代表对象为java.io.Inputstream实例；将数据写入目的地，可以使用输出串流，代表对象为java.io.OutputStream实例。

3.在进行InputStream与OutStream的相关操作时若发生错误，会抛出java.io.IOException异常，在dump()方法上声明throws，由调用dump()方法的客户端处理。

4.在不使用InputStream与OutputStream时，必须使用close()方法关闭串流。
串流继承架构

1.标准输入/输出

System.in： 标准输入，文本模式下通常取得整行用户输入。可以使用System的setIn()方法指定InputStream实例，重新指定标准输入来源。

System.out： 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，使用>>是附加信息。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。

System.err： 标准错误输出串流，立即显示错误信息。无法重新导向。

2.FileInputStream与FileOutPutStream

FileInputStream是InputStream的子类，用于衔接文档以读入数据。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，用于衔接文档以写入数据。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，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，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

1.BufferedOutputStream与BufferedInputStream：具备缓冲区作用，可以默认或自定义缓冲区大小。

2.DataInputStream与DataOutputStream：具备数据转换处理功能，自动在指定的类型与字节间转换。

  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"));

      }

  }

**3.ObjectInputStream与ObjectOutputStream：**具备对象串行化能力。

	import static java.lang.System.out;

	public class Member2Demo {

	    public static void main(String[] args) throws Exception {

	        Member2[] members = {new Member2("B1234", "Justin", 90),

	                new Member2("B5678", "Monica", 95),

	                new Member2("B9876", "Irene", 88)};

	        for(Member2 member : members) {

	            member.save();

	        }

	        out.println(Member2.load("B1234"));

	        out.println(Member2.load("B5678"));

	        out.println(Member2.load("B9876"));

	    }

	}

**4.串行化：**接口没有定义任何方法，只是作为表示之用，表示这个对象是可以串行化的。如果在作对象串行化的时候，对象中的某些数据成员不希望被写出，可以表上transient关键字。

字符处理类

Reader与Writer继承架构

1.java.io.Reader类与java.io.Writer类针对字符数据的读取与写入，其抽象化了字符数据读入与写出的来源。

2..FileReader与FileWriter：读取与写入文档并将数据转换为字符，默认会使用操作系统默认编码来做字符转换。

3.StringReader与StringWriter：将字符串打包，当作读取来源与写入目的地。

4.CharArrayReader与CharArrayWriter：将char数组当作读取来源与写入目的地。
字符处理装饰器

1.InputStreamReader与OutputStreamWriter：将字节数据转换为对应的编码字符。如果没有指定编码，则以JVM启动时所获取的默认编码来做字符转换。

2.BufferedReader与BufferedWriter：提供缓冲区作用，以改进字符输入/输出的效率。readLine()方法可以读取一行数据并以字符串返回，返回的字符串不包括换行字符。

3.PrintWriter：可以对OutputStream打包，还可以对Writer进行打包，提供print()、println()、format()等方法。

线程

简介

1.多线程程序即程序拥有多个流程。

2.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

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。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。

2.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()

      }

  }

**3.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。

**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.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()

2.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

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的类。

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。

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。

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。

3.使用volatile

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。

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

1.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。

2.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。

3.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

1.使用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。

2.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。

3.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。

4.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

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。

2.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。

3.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简介

1.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。

2.CopyOnWriteArraySet操作了Set接口，内部特性与CopyOnWriteArrayList相似。

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

4.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。

5.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。
```
  import java.util.concurrent.*;

  public class ProducerConsumerDemo3 {

      public static void main(String[] args) {

          BlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(1); // 容量为1

          new Thread(new Producer3(queue)).start();

          new Thread(new Consumer3(queue)).start();

      }

  }
```

本周代码托管截图

本周代码行数

其他（感悟、思考等，可选）

这周有许多课的实验都开始了，导致我刚从假期回来感觉时间极度不够用，不过再怎样也不能耽误学习，凡事还是应该以学习为先。时间就像海绵里的水，只要你挤，总还是有的。经过多个晚上的努力，我终于还是按时完成了学习任务，但是对部分内容的理解还是不够透彻，之后我会再去仔细研究。

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	150/150	1/2	15/15	学会搭建Java环境，学会写Hello World小程序
第二周	350/500	1/3	20/35	掌握IDE的使用方法，学会Java的基本语法规则
第三周	400/900	1/4	35/70	学会代码托管，学习了类类型、面向对象、函数等知识
第四周	990/1890	1/5	40/110	学会使用wc统计代码行数，学会将多个class文件放在一个包内
第五周	992/2882	1/6	30/140	了解Java的异常处理，学习Collection和Map架构
第六周	1486/4368	2/7	30/170	了解串流设计和线程，完成第一次实验

参考资料