本帖最后由 老鸟 于 2018-12-2 16:05 编辑
JavaEE就业班第七天【线程池、Lambda表达式】
第一章 等待唤醒机制1.1 线程间通信概念:多个线程在处理同一个资源,但是处理的动作(线程的任务)却不相同。 比如:线程A用来生成包子的,线程B用来吃包子的,包子可以理解为同一资源,线程A与线程B处理的动作,一个是生产,一个是消费,那么线程A与线程B之间就存在线程通信问题。 为什么要处理线程间通信: 多个线程并发执行时, 在默认情况下CPU是随机切换线程的,当我们需要多个线程来共同完成一件任务,并且我们希望他们有规律的执行, 那么多线程之间需要一些协调通信,以此来帮我们达到多线程共同操作一份数据。 如何保证线程间通信有效利用资源: 多个线程在处理同一个资源,并且任务不同时,需要线程通信来帮助解决线程之间对同一个变量的使用或操作。 就是多个线程在操作同一份数据时, 避免对同一共享变量的争夺。也就是我们需要通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源。而这种手段即—— 等待唤醒机制。 1.2 等待唤醒机制什么是等待唤醒机制 这是多个线程间的一种协作机制。谈到线程我们经常想到的是线程间的竞争(race),比如去争夺锁,但这并不是故事的全部,线程间也会有协作机制。就好比在公司里你和你的同事们,你们可能存在在晋升时的竞争,但更多时候你们更多是一起合作以完成某些任务。 就是在一个线程进行了规定操作后,就进入等待状态(wait()), 等待其他线程执行完他们的指定代码过后 再将其唤醒(notify());在有多个线程进行等待时, 如果需要,可以使用 notifyAll()来唤醒所有的等待线程。 wait/notify 就是线程间的一种协作机制。 等待唤醒中的方法 等待唤醒机制就是用于解决线程间通信的问题的,使用到的3个方法的含义如下: wait:线程不再活动,不再参与调度,进入 wait set 中,因此不会浪费 CPU 资源,也不会去竞争锁了,这时的线程状态即是 WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作,也即是“通知(notify)”在这个对象上等待的线程从wait set 中释放出来,重新进入到调度队列(ready queue)中 notify:则选取所通知对象的 wait set 中的一个线程释放;例如,餐馆有空位置后,等候就餐最久的顾客最先入座。 notifyAll:则释放所通知对象的 wait set 上的全部线程。
注意: 哪怕只通知了一个等待的线程,被通知线程也不能立即恢复执行,因为它当初中断的地方是在同步块内,而此刻它已经不持有锁,所以她需要再次尝试去获取锁(很可能面临其它线程的竞争),成功后才能在当初调用 wait 方法之后的地方恢复执行。 总结如下:
调用wait和notify方法需要注意的细节 wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为:对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对象调用的wait方法后的线程。 wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为:锁对象可以是任意对象,而任意对象的所属类都是继承了Object类的。 wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为:必须要通过锁对象调用这2个方法。
1.3 生产者与消费者问题等待唤醒机制其实就是经典的“生产者与消费者”的问题。 就拿生产包子消费包子来说等待唤醒机制如何有效利用资源: 包子铺线程生产包子,吃货线程消费包子。当包子没有时(包子状态为false),吃货线程等待,包子铺线程生产包子(即包子状态为true),并通知吃货线程(解除吃货的等待状态),因为已经有包子了,那么包子铺线程进入等待状态。接下来,吃货线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。如果吃货获取到锁,那么就执行吃包子动作,包子吃完(包子状态为false),并通知包子铺线程(解除包子铺的等待状态),吃货线程进入等待。包子铺线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。
第二章 线程池
2.1 线程池思想概述
我们使用线程的时候就去创建一个线程,这样实现起来非常简便,但是就会有一个问题: 如果并发的线程数量很多,并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了,这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率,因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。 那么有没有一种办法使得线程可以复用,就是执行完一个任务,并不被销毁,而是可以继续执行其他的任务? 在Java中可以通过线程池来达到这样的效果。今天我们就来详细讲解一下Java的线程池。 2.2 线程池概念由于线程池中有很多操作都是与优化资源相关的 合理利用线程池能够带来三个好处: 降低资源消耗。减少了创建和销毁线程的次数,每个工作线程都可以被重复利用,可执行多个任务。 提高响应速度。当任务到达时,任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。 提高线程的可管理性。可以根据系统的承受能力,调整线程池中工作线线程的数目,防止因为消耗过多的内存,而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存,线程开的越多,消耗的内存也就越大,最后死机)。
2.3 线程池的使用Java里面线程池的顶级接口是java.util.concurrent.Executor,但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池,而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是java.util.concurrent.ExecutorService。 要配置一个线程池是比较复杂的,尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下,很有可能配置的线程池不是较优的,因此在java.util.concurrent.Executors线程工厂类里面提供了一些静态工厂,生成一些常用的线程池。官方建议使用Executors工程类来创建线程池对象。 Executors类中有个创建线程池的方法如下: 获取到了一个线程池ExecutorService 对象,那么怎么使用呢,在这里定义了一个使用线程池对象的方法如下: 使用线程池中线程对象的步骤: Runnable实现类代码:
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("我要一个教练");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("教练来了: " + Thread.currentThread().getName());
System.out.println("教我游泳,交完后,教练回到了游泳池");
}
}线程池测试类: public class ThreadPoolDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建线程池对象
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2);//包含2个线程对象
// 创建Runnable实例对象
MyRunnable r = new MyRunnable();
//自己创建线程对象的方式
// Thread t = new Thread(r);
// t.start(); ---> 调用MyRunnable中的run()
// 从线程池中获取线程对象,然后调用MyRunnable中的run()
service.submit(r);
// 再获取个线程对象,调用MyRunnable中的run()
service.submit(r);
service.submit(r);
// 注意:submit方法调用结束后,程序并不终止,是因为线程池控制了线程的关闭。
// 将使用完的线程又归还到了线程池中
// 关闭线程池
//service.shutdown();
}
}
第三章 Lambda表达式
3.1 函数式编程思想概述在数学中,函数就是有输入量、输出量的一套计算方案,也就是“拿什么东西做什么事情”。相对而言,面向对象过分强调“必须通过对象的形式来做事情”,而函数式思想则尽量忽略面向对象的复杂语法——强调做什么,而不是以什么形式做。 面向对象的思想: 做一件事情,找一个能解决这个事情的对象,调用对象的方法,完成事情. 函数式编程思想: 只要能获取到结果,谁去做的,怎么做的都不重要,重视的是结果,不重视过程 3.2 冗余的Runnable代码传统写法当需要启动一个线程去完成任务时,通常会通过java.lang.Runnable接口来定义任务内容,并使用java.lang.Thread类来启动该线程。代码如下:
public class Demo01Runnable {
public static void main(String[] args) {
// 匿名内部类
Runnable task = new Runnable() {
@Override
public void run() { // 覆盖重写抽象方法
System.out.println("多线程任务执行!");
}
};
new Thread(task).start(); // 启动线程
}
}本着“一切皆对象”的思想,这种做法是无可厚非的:首先创建一个Runnable接口的匿名内部类对象来指定任务内容,再将其交给一个线程来启动。 代码分析对于Runnable的匿名内部类用法,可以分析出几点内容: Thread类需要Runnable接口作为参数,其中的抽象run方法是用来指定线程任务内容的核心; 为了指定run的方法体,不得不需要Runnable接口的实现类; 为了省去定义一个RunnableImpl实现类的麻烦,不得不使用匿名内部类; 必须覆盖重写抽象run方法,所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍,且不能写错; 而实际上,似乎只有方法体才是关键所在。
3.3 编程思想转换做什么,而不是怎么做我们真的希望创建一个匿名内部类对象吗?不。我们只是为了做这件事情而不得不创建一个对象。我们真正希望做的事情是:将run方法体内的代码传递给Thread类知晓。 传递一段代码——这才是我们真正的目的。而创建对象只是受限于面向对象语法而不得不采取的一种手段方式。那,有没有更加简单的办法?如果我们将关注点从“怎么做”回归到“做什么”的本质上,就会发现只要能够更好地达到目的,过程与形式其实并不重要. 2014年3月Oracle所发布的Java 8(JDK 1.8)中,加入了Lambda表达式的重量级新特性,为我们打开了新世界的大门。 3.4 体验Lambda的更优写法借助Java 8的全新语法,上述Runnable接口的匿名内部类写法可以通过更简单的Lambda表达式达到等效:
public class Demo02LambdaRunnable {
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> System.out.println("多线程任务执行!")).start(); // 启动线程
}
}这段代码和刚才的执行效果是完全一样的,可以在1.8或更高的编译级别下通过。从代码的语义中可以看出:我们启动了一个线程,而线程任务的内容以一种更加简洁的形式被指定。 不再有“不得不创建接口对象”的束缚,不再有“抽象方法覆盖重写”的负担,就是这么简单! 3.5 回顾匿名内部类Lambda是怎样击败面向对象的?在上例中,核心代码其实只是如下所示的内容:
() -> System.out.println("多线程任务执行!")为了理解Lambda的语义,我们需要从传统的代码起步。 使用实现类要启动一个线程,需要创建一个Thread类的对象并调用start方法。而为了指定线程执行的内容,需要调用Thread类的构造方法: 为了获取Runnable接口的实现对象,可以为该接口定义一个实现类RunnableImpl:
public class RunnableImpl implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("多线程任务执行!");
}
}然后创建该实现类的对象作为Thread类的构造参数:
public class Demo03ThreadInitParam {
public static void main(String[] args) {
Runnable task = new RunnableImpl();
new Thread(task).start();
}
}
使用匿名内部类这个RunnableImpl类只是为了实现Runnable接口而存在的,而且仅被使用了唯一一次,所以使用匿名内部类的语法即可省去该类的单独定义,即匿名内部类:
public class Demo04ThreadNameless {
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("多线程任务执行!");
}
}).start();
}
}
匿名内部类的好处与弊端一方面,匿名内部类可以帮我们省去实现类的定义;另一方面,匿名内部类的语法——确实太复杂了! 语义分析仔细分析该代码中的语义,Runnable接口只有一个run方法的定义: 即制定了一种做事情的方案(其实就是一个函数): 无参数:不需要任何条件即可执行该方案。 无返回值:该方案不产生任何结果。 代码块(方法体):该方案的具体执行步骤。
同样的语义体现在Lambda语法中,要更加简单:
() -> System.out.println("多线程任务执行!")3.6 Lambda标准格式Lambda省去面向对象的条条框框,格式由3个部分组成: Lambda表达式的标准格式为:
(参数类型 参数名称) -> { 代码语句 }格式说明: 3.7 练习:使用Lambda标准格式(无参无返回)题目给定一个厨子Cook接口,内含唯一的抽象方法makeFood,且无参数、无返回值。如下:
public interface Cook {
void makeFood();
}在下面的代码中,请使用Lambda的标准格式调用invokeCook方法,打印输出“吃饭啦!”字样:
public class Demo05InvokeCook {
public static void main(String[] args) {
// TODO 请在此使用Lambda【标准格式】调用invokeCook方法
invokeCook(()->{
System.out.printld("吃饭啦");
});
}
private static void invokeCook(Cook cook) {
cook.makeFood();
}
}备注:小括号代表Cook接口makeFood抽象方法的参数为空,大括号代表makeFood的方法体。 3.8 Lambda的参数和返回值
需求:
使用数组存储多个Person对象
对数组中的Person对象使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序排序下面举例演示java.util.Comparator<T>接口的使用场景代码,其中的抽象方法定义为: 当需要对一个对象数组进行排序时,Arrays.sort方法需要一个Comparator接口实例来指定排序的规则。假设有一个Person类,含有String name和int age两个成员变量:
public class Person {
private String name;
private int age;
// 省略构造器、toString方法与Getter Setter
}
传统写法如果使用传统的代码对Person[]数组进行排序,写法如下:
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;
public class Demo06Comparator {
public static void main(String[] args) {
// 本来年龄乱序的对象数组
Person[] array = {
new Person("古力娜扎", 19),
new Person("迪丽热巴", 18),
new Person("马尔扎哈", 20) };
// 匿名内部类
Comparator<Person> comp = new Comparator<Person>() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
return o1.getAge() - o2.getAge();
}
};
Arrays.sort(array, comp); // 第二个参数为排序规则,即Comparator接口实例
for (Person person : array) {
System.out.println(person);
}
}
}这种做法在面向对象的思想中,似乎也是“理所当然”的。其中Comparator接口的实例(使用了匿名内部类)代表了“按照年龄从小到大”的排序规则。 代码分析下面我们来搞清楚上述代码真正要做什么事情。 为了排序,Arrays.sort方法需要排序规则,即Comparator接口的实例,抽象方法compare是关键; 为了指定compare的方法体,不得不需要Comparator接口的实现类; 为了省去定义一个ComparatorImpl实现类的麻烦,不得不使用匿名内部类; 必须覆盖重写抽象compare方法,所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍,且不能写错; 实际上,只有参数和方法体才是关键。
Lambda写法
import java.util.Arrays;
public class Demo07ComparatorLambda {
public static void main(String[] args) {
Person[] array = {
new Person("古力娜扎", 19),
new Person("迪丽热巴", 18),
new Person("马尔扎哈", 20) };
Arrays.sort(array, (Person a, Person b) -> {
return a.getAge() - b.getAge();
});
for (Person person : array) {
System.out.println(person);
}
}
}
3.10 Lambda省略格式可推导即可省略Lambda强调的是“做什么”而不是“怎么做”, 所以凡是可以根据上下文推导得知的信息,都可以省略。 省略规则在Lambda标准格式的基础上,使用省略写法的规则为: 备注:掌握这些省略规则后,请对应地回顾本章开头的多线程案例。 3.11 练习:使用Lambda省略格式题目仍然使用前文含有唯一makeFood抽象方法的厨子Cook接口,在下面的代码中,请使用Lambda的省略格式调用invokeCook方法,打印输出“吃饭啦!”字样:
public class Demo09InvokeCook {
public static void main(String[] args) {
// TODO 请在此使用Lambda【省略格式】调用invokeCook方法
invokeCook(() -> System.out.println("吃饭啦!"));
}
private static void invokeCook(Cook cook) {
cook.makeFood();
}
}
3.12 Lambda的使用前提Lambda的语法非常简洁,完全没有面向对象复杂的束缚。但是使用时有几个问题需要特别注意: 使用Lambda必须具有接口,且要求接口中有且仅有一个抽象方法。无论是JDK内置的Runnable、Comparator接口还是自定义的接口,只有当接口中的抽象方法存在且唯一时,才可以使用Lambda。 使用Lambda必须具有上下文推断。也就是方法的参数或局部变量类型必须为Lambda对应的接口类型,才能使用Lambda作为该接口的实例 - 备注:有且仅有一个抽象方法的接口,称为“函数式接口”。
JavaEE就业班第八天【File类、递归】
- 第一章 File类1.1 概述
java.io.File 类是文件和目录路径名的抽象表示,主要用于文件和目录的创建、查找和删除等操作。 - 1.2 构造方法
public File(String pathname) :通过将给定的路径名字符串转换为抽象路径名来创建新的 File实例。 public File(String parent, String child) :从父路径名字符串和子路径名字符串创建新的 File实例。 public File(File parent, String child) :从父抽象路径名和子路径名字符串创建新的 File实例。
小贴士: 1.3 常用方法获取功能的方法public String getAbsolutePath() :返回此File的绝对路径名字符串。 public String getPath() :将此File转换为路径名字符串。 public String getName() :返回由此File表示的文件或目录的名称。 public long length() :返回由此File表示的文件的长度。
API中说明:length(),表示文件的长度。但是File对象表示目录,则返回值未指定。 绝对路径和相对路径判断功能的方法public boolean exists() :此File表示的文件或目录是否实际存在。 public boolean isDirectory() :此File表示的是否为目录。 public boolean isFile() :此File表示的是否为文件。
创建删除功能的方法public boolean createNewFile() :当且仅当具有该名称的文件尚不存在时,创建一个新的空文件。 public boolean delete() :删除由此File表示的文件或目录。 public boolean mkdir() :创建由此File表示的目录。 public boolean mkdirs() :创建由此File表示的目录,包括任何必需但不存在的父目录。
API中说明:delete方法,如果此File表示目录,则目录必须为空才能删除。 1.4 目录的遍历public class FileFor {
public static void main(String[] args) {
File dir = new File("d:\\java_code");
//获取当前目录下的文件以及文件夹的名称。
String[] names = dir.list();
for(String name : names){
System.out.println(name);
}
//获取当前目录下的文件以及文件夹对象,只要拿到了文件对象,那么就可以获取更多信息
File[] files = dir.listFiles();
for (File file : files) {
System.out.println(file);
}
}
}小贴士: 调用listFiles方法的File对象,表示的必须是实际存在的目录,否则返回null,无法进行遍历。(报空指针) 第二章 递归 - 2.1 概述
递归:指在当前方法内调用自己的这种现象。 递归的分类:
注意事项:
2.2 递归累加求和计算1 ~ n的和分析:num的累和 = num + (num-1)的累和,所以可以把累和的操作定义成一个方法,递归调用。 实现代码:
public class DiGuiDemo {
public static void main(String[] args) {
//计算1~num的和,使用递归完成
int num = 5;
// 调用求和的方法
int sum = getSum(num);
// 输出结果
System.out.println(sum);
}
/*
通过递归算法实现.
参数列表:int
返回值类型: int
*/
public static int getSum(int num) {
/*
num为1时,方法返回1,
相当于是方法的出口,num总有是1的情况
*/
if(num == 1){
return 1;
}
/*
num不为1时,方法返回 num +(num-1)的累和
递归调用getSum方法
*/
return num + getSum(num-1);
}
}小贴士:递归一定要有条件限定,保证递归能够停止下来,次数不要太多,否则会发生栈内存溢出。 2.3 递归求阶乘
n的阶乘:n! = n * (n-1) *...* 3 * 2 * 1 分析:这与累和类似,只不过换成了乘法运算,学员可以自己练习,需要注意阶乘值符合int类型的范围。
推理得出:n! = n * (n-1)!代码实现:
public class DiGuiDemo {
//计算n的阶乘,使用递归完成
public static void main(String[] args) {
int n = 3;
// 调用求阶乘的方法
int value = getValue(n);
// 输出结果
System.out.println("阶乘为:"+ value);
}
/*
通过递归算法实现.
参数列表:int
返回值类型: int
*/
public static int getValue(int n) {
// 1的阶乘为1
if (n == 1) {
return 1;
}
/*
n不为1时,方法返回 n! = n*(n-1)!
递归调用getValue方法
*/
return n * getValue(n - 1);
}
} - 2.4 递归打印多级目录
分析:多级目录的打印,就是当目录的嵌套。遍历之前,无从知道到底有多少级目录,所以我们还是要使用递归实现。 代码实现: public class DiGuiDemo2 {
public static void main(String[] args) {
// 创建File对象
File dir = new File("D:\\aaa");
// 调用打印目录方法
printDir(dir);
}
public static void printDir(File dir) {
// 获取子文件和目录
File[] files = dir.listFiles();
// 循环打印
/*
判断:
当是文件时,打印绝对路径.
当是目录时,继续调用打印目录的方法,形成递归调用.
*/
for (File file : files) {
// 判断
if (file.isFile()) {
// 是文件,输出文件绝对路径
System.out.println("文件名:"+ file.getAbsolutePath());
} else {
// 是目录,输出目录绝对路径
System.out.println("目录:"+file.getAbsolutePath());
// 继续遍历,调用printDir,形成递归
printDir(file);
}
}
}
}
第三章 综合案例3.1 文件搜索搜索D:\aaa 目录中的.java 文件。 分析:
代码实现:
public class DiGuiDemo3 {
public static void main(String[] args) {
// 创建File对象
File dir = new File("D:\\aaa");
// 调用打印目录方法
printDir(dir);
}
public static void printDir(File dir) {
// 获取子文件和目录
File[] files = dir.listFiles();
// 循环打印
for (File file : files) {
if (file.isFile()) {
// 是文件,判断文件名并输出文件绝对路径
if (file.getName().endsWith(".java")) {
System.out.println("文件名:" + file.getAbsolutePath());
}
} else {
// 是目录,继续遍历,形成递归
printDir(file);
}
}
}
}
3.2 文件过滤器优化java.io.FileFilter是一个接口,是File的过滤器。 该接口的对象可以传递给File类的listFiles(FileFilter) 作为参数, 接口中只有一个方法。 boolean accept(File pathname) :测试pathname是否应该包含在当前File目录中,符合则返回true。 分析: 接口作为参数,需要传递子类对象,重写其中方法。我们选择匿名内部类方式,比较简单。 accept方法,参数为File,表示当前File下所有的子文件和子目录。保留住则返回true,过滤掉则返回false。保留规则:
通过过滤器的作用,listFiles(FileFilter)返回的数组元素中,子文件对象都是符合条件的,可以直接打印。
代码实现:
public class DiGuiDemo4 {
public static void main(String[] args) {
File dir = new File("D:\\aaa");
printDir2(dir);
}
public static void printDir2(File dir) {
// 匿名内部类方式,创建过滤器子类对象
File[] files = dir.listFiles(new FileFilter() {
@Override
public boolean accept(File pathname) {
return pathname.getName().endsWith(".java")||pathname.isDirectory();
}
});
// 循环打印
for (File file : files) {
if (file.isFile()) {
System.out.println("文件名:" + file.getAbsolutePath());
} else {
printDir2(file);
}
}
}
}
3.3 Lambda优化分析:FileFilter是只有一个方法的接口,因此可以用lambda表达式简写。 lambda格式:
()->{ }代码实现:
public static void printDir3(File dir) {
// lambda的改写
File[] files = dir.listFiles(f ->{
return f.getName().endsWith(".java") || f.isDirectory();
});
// 循环打印
for (File file : files) {
if (file.isFile()) {
System.out.println("文件名:" + file.getAbsolutePath());
} else {
printDir3(file);
}
}
}
|