20145221 《Java程序设计》第六周学习总结

20145221 《Java程序设计》第六周学习总结

教材学习内容总结

第十一章部分 - 输入与输出

• 文件的读写

• 网络上传数据的基础

• 同样要先掌握父类中方法，核心类如下：
  
  
  
  

• 以上则是老师提出来的掌握本章内容的诀窍，学好这一章内容非常重要，不仅是对之前的补充，也是为以后更加深入学习Java打好基础。

InputStream与OutputStream

• 流(Stream)是对「输入输出」的抽象,注意「输入输出」是相对程序而言的
• InputStream与OutputStream
• 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。
  • read
  • 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。
  • write
  • 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。
  • 二进制文件
• 标准输入输出
  • System.in： 标准输入，默认关联到键盘(终端输入)
  • System.out： 标准输出，默认关联到显示器(终端输出)
  • System.err： 标准错误，默认关联到显示器(终端输出)
  • 输入输出重定向：setIn，setOut，setErr
• 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。
  • 文件读写
• 装饰器类
  • Decorator模式
  • BufferedInputStream与BufferedOutputStream: 内部提供缓冲，提高效率
  • DataInputStream与DataOutputStream：基本数据类型与字节的转换，API好好研究一下
  • ObjectInputStream与ObjectOutputStream
    • java.io.Serializable接口

字符处理类

• Reader与Writer
• 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。
• 字符处理装饰器
  
  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。
  
  PrintWriter还可以对Writer进行打包，提供print()、println()、format()等方法。

第十一章部分 - 线程与并行API

线程

• 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
  • 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：
    • 将流程定义在Runnable的run()方法中
    • 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。
  • 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。
    
    
• 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。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会自动终止。从main（）方法开始的就是一个非Daemon线程，可以使用setDaemon（）方法来设定一个线程是否为Daemon线程。还可以使用isDaemon（）方法判断线程是否为Daemon线程。
• 线程控制的一些方法
• 接口定义行为
  • interrupt
  • sleep
  • join
  • stop(Deprecated)
  • resume(Deprecated)
  • suspend(Deprecated)
  • destroy(Deprecated)
  • 线程的停止、暂停、重启要程序员设定实现条件或使用并发API，不要调用Deprecated的方法
  • 同步：synchronized与volatile
    • 方法上
    • 代码段上
  • wait、notify、notifyAll
• ThreadGroup
  
  每个线程都属于某个线程群组，如果没有指定，则归入产生该子线程的线程群组，也可以自行指定线程群组，线程一旦归入某个群组，就无法再更换。ThreadGroup的某些方法，可以对群组中所有线程产生作用。如果想要一次取得群组中所有线程，可以使用enumerate（）方法。activeCount（）方法取得群组的线程数量。
• 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。

package cc.openhome;
public class TortoiseHareRace2{
    public static void main(String[] args){
        Tortoise tortoise = new Tortoise(10);
        Hare hare = new Hare(10);
        Thread tortoiseThread = new Thread(tortoise);
        Thread hareThread = new Thread(hare);
        tortoiseThread.start();
        hareThread.start();
    }
}

并行API

如果需要的是线程池、读写锁等高级操作。从JDK5之后提供了java.util.concurrent包，可基于其中的API建立更稳固的并行应用程序。java.util.concurrent.looks包中提供Lock、ReadWriter与Condition接口以及相关操作类，可以提供类似 synchronized、 wait（）、notify（）、notifyAll（）的作用，以及更多高级功能。

• Lock：相对与Thread模型的隐式的锁对象，Lock提供了显式的锁操作从而简化应用程序。Executors:提供了一组HighLevelAPI用来执行和管理并行任务。 　ConcurrentCollections（并行集合）：包含了一组支持并行处理的数据结构，大大简化了并行编程难度。AtomicVariables（原子变量）：减少了同步操作并且避免数据不一致。Fork/Join框架：提供了进程操作的支持。
• 相对与Thread模型的隐式的锁对象，Lock提供了显式的锁操作从而简化应用程序。Executors:提供了一组HighLevelAPI用来执行和管理并行任务。 　ConcurrentCollections（并行集合）：包含了一组支持并行处理的数据结构，大大简化了并行编程难度。AtomicVariables（原子变量）：减少了同步操作并且避免数据不一致。Fork/Join框架：提供了进程操作的支持。
• 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。
• 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。
• Executor：提供了一组HighLevelAPI用来执行和管理并行任务。
• 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。
• 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。需要注意：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
  • 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。

代码调试中的问题和解决过程

问题一：

• 教材327页TortoiseHareRace2.java代码运行结果：
  
  

• 代码运行的时候先执行完乌龟走完10步，再执行兔子走完10步，而不是按乌龟和兔子每轮走的情况来执行的。

问题二：

• 教材p339页ArrayListDemo.java代码运行结果：
  
  

• 显示线程不安全，据书中给的三种方法，逐个进行了测试，但是线程依旧不是安全的，运行结果稍有不同。

其他（感悟、思考等，可选）

• 本周的学习内容感觉更难了，对书上讲的知识点感觉晦涩难懂，专有名词堆在一起有点不是很适应。而且对书中的代码很多理解都不到位，不能明白为什么要这么写，对书中提到的概念也不是记得很牢，容易忘记。

• 经过本周的学习，更加明白了学习API的重要性，对书中很多代码不懂的问题通过查询API文档，多多少少会有一点新的理解。但是书中代码层出不穷，不能依靠被动的学习，而是要主动的去理解去实践，对于常用的用法要经常使用加深记忆，不懂的尽快查询API，使自己Java水平得到提高。

• 【附1】托管截图：
  
  

  

  

• 【附2】用cloc.exe统计代码如下：
  
  

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	1/6	20/20	学会MarkdownPad2
第二周	150/350	1/7	15/35	理解了补码机制
第三周	500/850	1/8	25/60	初步了解了对象
第四周	1231/2081	1/9	27/87	初步了解了继承与接口
第五周	749/2930	3/12	30/117	了解了异常处理
第六周	1057/3987	2/11	24/111	初步了解输入输出与线程

参考资料

• Java学习笔记(第8版)
• 《Java学习笔记(第8版)》学习指导
• 积极主动敲代码，使用JUnit学习Java