java基础知识②：多线程编程、IO流和网络编程、泛型、集合框架

目录

一、多线程编程

二、IO流

三、网络编程

四、泛型

五、集合框架

具体如下👀：

1、什么是线程？什么是进程？区别又是什么？

👌在Java中，进程是操作系统分配资源的最小单位，指一个正在运行的应用程序实例，每个进程都有自己独立的内存空间和系统资源。Java中可以使用`ProcessBuilder`类或`Runtime`类创建和管理进程。通过调用操作系统命令或执行外部程序，可以创建新的进程并与其进行通信。

而线程是进程内的执行单元，一个进程可以包含多个线程，每个线程都可以独立执行代码。Java中的线程由`java.lang.Thread`类表示。可以通过继承`Thread`类或实现`Runnable`接口来创建线程。 线程之间共享进程的内存空间，可以访问相同的变量和对象。线程可以并发执行，通过调度器分配CPU时间片来实现多线程的并发执行。即进程是线程的容器，Java中的线程是指程序执行的最小单位，它允许程序同时执行多个任务。

进程和线程的区别如下：

线程可以分为两种类型：用户线程和守护线程。用户线程在程序运行过程中创建并执行，而守护线程是一种特殊的线程，它会在所有用户线程结束后自动退出。

多线程是指在一个程序中同时运行多个线程。

多线程编程是通过创建并运行多个线程，使得程序可以同时执行多个任务。多线程编程可以提高程序的性能和响应能力。通过将任务分配给不同的线程并同时执行，可以充分利用多核处理器的能力。

在Java中，实现多线程编程有两种方式：继承Thread类和实现Runnable接口。继承Thread类的方式需要重写run()方法，将要执行的代码写在run()方法中。实现Runnable接口的方式需要实现run()方法，同样将要执行的代码写在run()方法中。两种方式的差别在于，使用Runnable接口可以避免单继承的限制，使得代码更加灵活。

创建线程的两种方式示例代码如下：

在多线程编程中，线程之间可能存在竞态条件和资源共享的问题。线程之间可以通过共享内存进行通信，但需要注意线程安全性和同步的问题，以避免出现竞态条件和数据不一致的情况。竞态条件是指多个线程同时访问某个共享资源，由于执行顺序不确定性，导致结果的不确定性。为了避免竞态条件，可以使用互斥锁、同步块等机制保证线程的同步执行。资源共享问题是指多个线程同时访问某个共享资源，由于资源的读写操作不一致性，导致结果的不一致性。为了解决资源共享问题，可以使用信号量、互斥锁等机制保证资源的正确读写。

Java提供了一些同步机制来解决多线程编程中的竞态条件和资源共享问题。其中最常用的同步机制是synchronized关键字和Lock接口。synchronized关键字可以用来修饰方法和代码块，它能够保证同一时刻只有一个线程访问被修饰的代码。Lock接口提供了更灵活的方式来进行同步操作，它允许多个线程同时访问被修饰的代码，但在访问之前需要先获取锁，并且在访问结束后释放锁。

下面是使用synchronized关键字和Lock接口进行同步的示例代码：

多线程编程还可以利用线程池来管理和调度线程。线程池是一种预先创建一组线程并维护它们的执行队列的技术，它可以重复使用已经创建的线程，避免了线程的创建和销毁开销。Java提供了Executors类和ThreadPoolExecutor类来创建和管理线程池。Executors类提供了一些静态方法用于创建不同类型的线程池，而ThreadPoolExecutor类则提供了更灵活的方式进行线程池的定制。

使用线程池可以提高多线程编程的效率和可维护性，特别是在需要大量执行任务并且任务之间存在耗时操作时，线程池可以有效地控制并发线程的数量，避免资源的过度占用和线程的过度竞争。

下面是使用线程池的示例代码：

线程具有不同的生命周期，包括新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）和终止（Terminated）等状态。 线程可以通过调用`start()`方法启动，进入就绪状态，等待调度器分配CPU时间片来执行。 在运行状态时，线程执行其`run()`方法中的代码。 阻塞状态表示线程暂时无法执行，可能是因为等待某个条件满足或等待某个资源释放。 终止状态表示线程执行完毕或出现异常而终止。

以上就是对Java中线程、多线程和多线程编程的详细讲解。通过了解线程的创建、同步和调度机制，我们可以更好地理解多线程编程的原理和应用。在实际开发中，合理地使用多线程可以提高程序的性能和响应速度，但同时也需要注意线程安全和资源共享的问题，避免出现竞态条件和数据不一致的情况。

Java中的IO (Input/Output) 是对输入和输出进行操作的一组类和接口。IO流是指Java程序通过流的方式读取或写入数据。它将数据从一个地方传输到另一个地方。

Java的IO功能非常强大且灵活，可以用于读取和写入各种类型的数据，包括文件、网络连接、内存数据等。

Java IO包括以下几个关键组件：

Java IO流分为字节流和字符流：

Java中的IO流有以下几个常用的类和接口：

InputStream：抽象类，实现了字节输入流的基本功能。

OutputStream：抽象类，实现了字节输出流的基本功能。

Reader：抽象类，实现了字符输入流的基本功能。

Writer：抽象类，实现了字符输出流的基本功能。

以上是Java IO的基本结构，接下来详细介绍各个组件的使用方法和常见功能。

InputStream和OutputStream是Java IO中最基本的两个类，用于进行字节流的读取和写入操作。常用的子类有FileInputStream、FileOutputStream、ByteArrayInputStream和ByteArrayOutputStream等。

使用InputStream读取数据的基本步骤：

示例代码如下：

使用OutputStream写入数据的基本步骤：

示例代码如下：

Reader和Writer是字符流的基本操作类，用于读取和写入字符数据。常用的子类有FileReader、FileWriter、CharArrayReader和CharArrayWriter等。

使用Reader读取字符的基本步骤：

示例代码如下：

使用Writer写入字符的基本步骤：

示例代码如下：

此外还有缓存流、对象流。

缓冲流是对基本的IO流进行了包装，提供了缓冲写入和读取的功能，能够提高读写的效率。常用的缓冲流有BufferedInputStream、BufferedOutputStream、BufferedReader和BufferedWriter等。

使用缓冲流的基本步骤：

示例代码如下：

对象流用于对Java对象进行读写操作，可以将Java对象序列化为字节流，或从字节流反序列化为Java对象。常用的对象流有ObjectInputStream和ObjectOutputStream。

将对象写入流的基本步骤：

示例代码如下：

从流中读取对象的基本步骤：

示例代码如下：

以上是Java中IO和IO流相关的基本知识和常见操作。通过对这些知识点的掌握，可以实现对文件、网络和其他数据源的读取和写入操作，方便地处理各种数据。

网络编程是指利用计算机网络进行数据传输和通信的编程技术，Java语言提供了丰富的类库和API来支持网络编程。在Java中进行网络编程主要涉及以下几个方面的知识：网络通信模型、Socket编程、URL编程、HTTP编程和Web服务。

网络通信模型 网络通信模型包括C/S模型（Client/Server）和P2P模型（Peer-to-Peer）两种模式。C/S模型是指客户端和服务器之间的通信模式，客户端发送请求，服务器进行响应；P2P模型是指对等节点之间进行直接通信，没有固定的服务器。

Socket编程 Socket是网络编程中最基础的类，它是实现网络通信的一种机制。Java提供了Socket类和ServerSocket类来支持Socket编程。Socket类用于客户端，它提供了与服务器建立连接、发送请求和接收响应的方法；ServerSocket类用于服务器端，用于监听客户端的请求并进行响应。

URL编程 URL（Uniform Resource Locator）是用于定位互联网上资源的地址。Java提供了URL类来进行URL编程，通过URL类可以获取资源的各种信息，如主机名、端口号、路径、查询参数等。

HTTP编程 HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是用于在Web中传输超文本的协议。Java提供了URLConnection类和HttpURLConnection类来进行HTTP编程，可以通过这些类来发送HTTP请求和接收HTTP响应，进行与Web服务器的交互。

Web服务 Web服务是指通过Web进行数据交互的一种服务。Java提供了JAX-WS和JAX-RS两个API来支持Web服务的开发。JAX-WS是用于开发SOAP协议的Web服务的API，它使用XML格式进行数据交互；JAX-RS是用于开发RESTful风格的Web服务的API，它使用简单的HTTP方法进行数据交互。

在进行Java网络编程时，需要注意以下几个方面的问题：

泛型是一种参数化类型的机制，它使我们能够在编译时期指定代码中的某些数据类型。泛型是Java的一个重要特性，它提供了一种在代码中定义、使用和操作参数化类型的机制。泛型的引入使得我们能够在编译时检查和确保类型的安全性，我们可以创建更通用的数据结构和算法，使其能够处理各种类型的数据，并且减少了类型转换的需要。泛型的主要目的是提高代码的重用性和类型安全性。泛型还可以在编译时期捕获类型错误，并减少运行时错误的发生。

泛型类和泛型方法：

泛型类型限定和通配符：