20145227 《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

10.1 InputStream与OutputStream

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。
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。

2、串流继承架构

(1)标准输入/输出

System.in与System.out查看API文件的话，会发现它们分别是InputStream与PrintStream的实例，分别代表标准输入与标准输出。
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。
FileInputStream主要操作了InputStream的read（）操作方法，使之可以从文档中读取数据，FileOutputStream主要操作了OutputStream的write（）操作方法，使之可以写出数据至文档。

(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。
ByteArryInputStream主要操作了InputStream的read（）操作方法，使之可以从byte数组中读取数据，ByteArryOutputStream主要操作了OutputStream的write（）操作方法，使之可以写出数据至byte数组。

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。

(1)BufferedInputStream与BufferedOutputStream

BufferedInputStream与BufferedOutputStream主要在内部提供缓冲区功能，操作上与InputStream、OutputStream并没有太大区别。

(2)DataInputStream与DataOutputStream

DataInputStream、DataOutputStream用来装饰InputStream、OutputStream,DataInputStream、DataOutputStream,提供读取、写入Java基本数据类型的方法，像是读写int、double、boolean等的方法。

-来看例子。下面的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。代码如下：

package cc.openhome;

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"));

    }

}

结果截图：

(3)ObjectInputStream与ObjectOutputStream

ObjectInputStream提供readObject（）方法将数据读入为对象，而ObjectOutputStream提供writeObject（）方法将对象写至目的地。可以被这两个方法处理的对象，必须操作java.io.Serializable接口，这个接口并没有定义任何方法，只是作为标示之用，表示这个对象是可以串行化的。如下面范例Member2Demo的运行结果与MemberDemo的运行结果是一样的。截图如下：

10.2 字符处理类

1、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。

2、字符处理装饰器

正如InputStream、OutputStream有一些装饰器类，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

11.1 线程

1.线程简介

有时候需要设计程序可以拥有多个流程，也就是所谓的多线程程序。
TortoiseHareRace2.java运行结果如下：

2.Thread与Runnable

从抽象观点来看，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。
JoinDemo.java运行结果如下：

3.线程生命周期

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。可以使用setDeamon()方法来设定一个线程是否为Daemon线程，可以使用isDaemon()方法来判断线程是否为Daemon线程。
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。而使用Thread.sleep()会让线程进入Bocked状态。
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。
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。

4.关于ThreadGroup

可以使用以下程序片段取得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，例如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。

5.synchronized与volatile

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。
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。
Variable3Test.java运行结果如下：

11.2 并行API

1.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，也提供额外的功能。
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：JDK8新增了StampedLock类，可支持乐观读取操作。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。

2.使用Executor

使用ThreadPoolExecutor
使用ScheduledThreadPoolExecutor
FutureCallableDemo.java运行结果如下：

3.并行Collection简介

CopyOnWriteArrayList操作了List接口,CopyOnWriteArraySet操作了Set接口,BlockedQueue是Queue的子接口,ConcurrentMap是Map的子接口.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。
代码托管截图

新增代码行数

教材学习中的问题和解决过程

这周学习了第十章和第十一章的内容。这两章内容比较多，看完教材之后有了一个大概的知识框架，然后按照书上的代码敲了一遍，实践了一遍，加深了对教材内容的理解。写完博客后，感觉对这两章的内容理解得更加透彻了。

其他（感悟、思考等，可选）

学习java已经六个星期了，这周学习了java第十章第十一章的内容。随着教材内容的推进，内容越来越难懂了。这周我在前面几天敲出了代码，把那些例子都运行实践了一遍，看了一遍教材。到了周末就只需要写博客了，这次周末花了一个下午的时间来写博客，但是还有实验的博客需要写。到现在为止，我还是只会跟着教材上的例子去敲代码、去实践，但要是让我自己敲代码做一个小项目我却是做不到的。这是我学习过程中很大的一个问题。我希望能通过自己的努力不依赖教材自己独立编写出一些小项目。继续加油吧。

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）
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	200/200	2/2	20/20
第二周	200/400	1/3	20/40
第三周	500/900	1/4	30/70
第四周	1072/1972	1/5	30/100
第五周	953/2925	1/6	40/140
第六周	1082/4007	2/8	50/190

参考资料