201871020225-牟星源《面向对象程序设计（java）》第十六周学习总结

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项目	内容
这个作业属于哪个课程	https://www.cnblogs.com/nwnu-daizh/
这个作业的要求在哪里	https://www.cnblogs.com/nwnu-daizh/p/12031970.html
作业学习目标	(1) 掌握Java应用程序的打包操作； (2) 掌握线程概念； (3) 掌握线程创建的两种技术。 (4) 学习设计应用程序的GUI。

随笔博文正文内容包括：

第一部分：总结教材14.1-14.3知识内容

1、程序与进程的概念

（1）程序是一段静态的代码，它是应用程序执行的蓝本。

（2）进程是程序的一次动态执行，它对应了从代码加载、执行至执行完毕的一个完整过程。

（3）操作系统为每个进程分配一段独立的内存空间和系统资源，包括：代码数据以及堆栈等资源。每一个进程的内部数据和状态都是完全独立的。

（4）多任务操作系统中，进程切换对CPU资源消耗较大。

2、多线程的概念

（1）多线程是进程执行过程中产生的多条执行线索。

（2）线程是比进程执行更小的单位。

（3）线程不能独立存在，必须存在于进程中，同一进程的各线程间共享进程空间的数据。

（4）每个线程有它自身的产生、存在和消亡的过程，是一个动态的概念。

（5）多线程意味着一个程序的多行语句可以看上去几乎在同一时间内同时运行。

（6）线程创建、销毁和切换的负荷远小于进程，又称为轻量级进程（lightweight process）。

3、Java实现多线程有两种途径：

（1）创建Thread类的子类

（2）在程序中定义实现Runnable接口的类

4、用Thread类子类创建线程

首先需从Thread类派生出一个子类，在该子类中重写run()方法。

class hand extends Thread

{

public void run()

{……}

}

5、用Thread类的子类创建多线程的关键性操作

（1）定义Thread类的子类并实现用户线程操作，即 run()方法的实现。

（2）在适当的时候启动线程。

由于Java只支持单重继承，用这种方法定义的类不可再继承其他父类。

6、用Runnable()接口实现线程

（1）首先设计一个实现Runnable接口的类；

（2）然后在类中根据需要重写run方法；

（3）再创建该类对象，以此对象为参数建立Thread 类的对象；

（4）调用Thread类对象的start方法启动线程，将 CPU执行权转交到run方法。

7、线程的终止

（1）当线程的run方法执行方法体中最后一条语句后，或者出现了在run方法中没有捕获的异常时，线程将终止，让出CPU使用权。

（2）调用interrupt()方法也可终止线程。 void interrupt()

（3）向一个线程发送一个中断请求，同时把这个线程的“interrupted”状态置为true。

（4）若该线程处于 blocked 状态，会抛出 InterruptedException。

8、测试线程是否被中断的方法

Java提供了几个用于测试线程是否被中断的方法。

（1）static boolean interrupted()

（2）检测当前线程是否已被中断，并重置状态 “interrupted”值为false。

boolean isInterrupted()

（3）检测当前线程是否已被中断，不改变状态 “interrupted”值。

9、线程的状态

（1）利用各线程的状态变换，可以控制各个线程轮流使用CPU，体现多线程的并行性特征。

（2）线程有如下7种状态：

➢ New (新建)

➢ Runnable (可运行)

➢ Running(运行)

➢ Blocked (被阻塞)

➢ Waiting (等待)

➢ Timed waiting (计时等待)

➢ Terminated (被终止)

10、新创建线程

new（新建）

线程对象刚刚创建，还没有启动，此时线程还处于不可运行状态。例如: Thread thread=new Thread(r); 此时线程thread处于新建状态，有了相应的内存空间以及其它资源。

11、可运行线程

runnable（可运行状态)

➢ 此时线程已经启动，处于线程的run()方法之中。

➢ 此时的线程可能运行，也可能不运行，只要 CPU一空闲，马上就会运行。

➢ 调用线程的start()方法可使线程处于“可运行”状态。例如： thread.start();

12、被阻塞线程和等待线程

blocked (被阻塞)

➢ 一个正在执行的线程因特殊原因，被暂停执行，进入阻塞状态。

➢ 阻塞时线程不能进入队列排队，必须等到引起阻塞的原因消除，才可重新进入排队队列。

➢ 引起阻塞的原因很多，不同原因要用不同的方法解除。

-sleep(),wait()是两个常用引起线程阻塞的方法。

13、线程阻塞的三种情况

（1）等待阻塞 -- 通过调用线程的wait()方法，让线程等待某工作的完成。

（2）同步阻塞 -- 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态。

（3）其他阻塞 -- 通过调用线程的sleep()或join() 或发出了I/O请求时，线程会进入到阻塞状态。当 sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

14、被终止的线程

Terminated (被终止) 线程被终止的原因有二：

➢ 一是run()方法中最后一个语句执行完毕而自然死亡。

➢ 二是因为一个没有捕获的异常终止了run方法而意外死亡。

➢ 可以调用线程的 stop 方法杀死一个线程（thread.stop();)，但是，stop方法已过时，不要在自己的代码中调用它。

第二部分：实验部分

实验1：导入第13章示例程序，测试程序并进行代码注释。

实验1：测试程序1

（1）在elipse IDE中调试运行教材585页程序13-1，结合程序运行结果理解程序；

（2）将所生成的JAR文件移到另外一个不同的目录中，再运行该归档文件，以便确认程序是从JAR文件中，而不是从当前目录中读取的资源。

（3）掌握创建JAR文件的方法；

具体代码如下：

package resource;

import java.awt.*;
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
import javax.swing.*;

/**
* @version 1.41 2015-06-12
* @author Cay Horstmann
*/
public class ResourceTest
{
public static void main(String[] args)
{
EventQueue.invokeLater(() -> {
JFrame frame = new ResourceTestFrame();
frame.setTitle("ResourceTest");
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
frame.setVisible(true);
});
}
}

/**
* 一个加载图像和文本资源的框架。
*/
class ResourceTestFrame extends JFrame
{
private static final int DEFAULT_WIDTH = 300;
private static final int DEFAULT_HEIGHT = 300;

public ResourceTestFrame()
{
setSize(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT);

//在找到ResourceTest类的地方查找about.gif文件
URL aboutURL = getClass().getResource("about.gif");

//将此图像设置为框架的图标
Image img = new ImageIcon(aboutURL).getImage();
setIconImage(img);

JTextArea textArea = new JTextArea();

//getResourceAsStream方法的作用是找到与类位于同一位置的资源，返回一个可以加载资源的URL或者输入流
InputStream stream = getClass().getResourceAsStream("about.txt");

//在读取文本时使用同一编码UTF-8
try (Scanner in = new Scanner(stream, "UTF-8"))
{
while (in.hasNext())
textArea.append(in.nextLine() + "\n");
}
add(textArea);
}
}

运行结果如下：

实验1：测试程序2

（1）在elipse IDE中调试运行ThreadTest，结合程序运行结果理解程序；

（2）掌握线程概念；

（3）掌握用Thread的扩展类实现线程的方法；

（4）利用Runnable接口改造程序，掌握用Runnable接口创建线程的方法。

class Lefthand extends Thread {

public void run()

{

for(int i=0;i<=5;i++)

{ System.out.println("You are Students!");

try{ sleep(500); }

catch(InterruptedException e)

{ System.out.println("Lefthand error.");}

}

class Righthand extends Thread {

public void run()

{

for(int i=0;i<=5;i++)

{ System.out.println("I am a Teacher!");

try{ sleep(300); }

catch(InterruptedException e)

{ System.out.println("Righthand error.");}

}

public class ThreadTest

{

static Lefthand left;

static Righthand right;

public static void main(String[] args)

{ left=new Lefthand();

right=new Righthand();

left.start();

right.start();

}

具体代码如下：

package ThreadTest;

class Lefthand extends Thread {
public void run()
{
for(int i=0;i<=5;i++)
{ System.out.println("You are Students!");
//调用Thread的sleep方法不会创建一个新线程，
//sleep是Thread的静态方法，用于暂停当前线程的活动
try{
sleep(500);
}
catch(InterruptedException e)
{
System.out.println("Lefthand error.");
}
}
}
}
class Righthand extends Thread {
public void run()
{
for(int i=0;i<=5;i++)
{ System.out.println("I am a Teacher!");
try{
sleep(300);
}
catch(InterruptedException e)
{
System.out.println("Righthand error.");
}
}
}
}
public class ThreadTest
{
static Lefthand left;
static Righthand right;
public static void main(String[] args)
{ left=new Lefthand();
right=new Righthand();
//同时启动两个线程
left.start();
right.start();
}
}

运行结果如下：

实验1：测试程序3

（1）在Elipse环境下调试教材625页程序14-1、14-2 、14-3，结合程序运行结果理解程序；

（2）在Elipse环境下调试教材631页程序14-4，结合程序运行结果理解程序；

（3）对比两个程序，理解线程的概念和用途；

（4）掌握线程创建的两种技术。

具体代码如下：

无线程：

package bounce;

import java.awt.geom.*;

/**
* 在长方形边缘上移动和反弹的球
* @version 1.33 2007-05-17
* @author Cay Horstmann
*/
public class Ball
{
private static final int XSIZE = 15;
private static final int YSIZE = 15;
private double x = 0;
private double y = 0;
private double dx = 1;
private double dy = 1;

/**
* 将球移动到下一个位置，如果碰到其中一个边，则反转方向
*/
public void move(Rectangle2D bounds)
{
x += dx;
y += dy;
//宽度上的最小位置
if (x < bounds.getMinX())
{
x = bounds.getMinX();
dx = -dx;
}
//宽度上的最大位置
if (x + XSIZE >= bounds.getMaxX())
{
x = bounds.getMaxX() - XSIZE;
dx = -dx;
}
//高度上的最小位置
if (y < bounds.getMinY())
{
y = bounds.getMinY();
dy = -dy;
}
//宽度上的最大位置
if (y + YSIZE >= bounds.getMaxY())
{
y = bounds.getMaxY() - YSIZE;
dy = -dy;
}
}

/**
* 获取球在其当前位置的形状
*/
public Ellipse2D getShape()
{
return new Ellipse2D.Double(x, y, XSIZE, YSIZE);
}
}

package bounce;

import java.awt.*;
import java.util.*;
import javax.swing.*;

/**
* 画弹力球的部件.
* @version 1.34 2012-01-26
* @author Cay Horstmann
*/
public class BallComponent extends JPanel
{
private static final int DEFAULT_WIDTH = 450;
private static final int DEFAULT_HEIGHT = 350;

private java.util.List<Ball> balls = new ArrayList<>();

/**
* 增加一个球到组件上。
* @param b the ball to add
*/

//创建add方法，在add方法中使用球类型集合的add方法向集合中添加球
public void add(Ball b)
{
balls.add(b);
}

//paintComponent方法中有一个Graphics类型的参数，这个参数保留着用于绘制图像和文本的设置。
//在Java中，所有的绘制都必须使用Graphics对象，其中包含了绘制图案，图像和文本的方法。
public void paintComponent(Graphics g)
{
super.paintComponent(g); // 使用背景色绘制面板
Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;

//获取每一个球的位置和形状并使用默认颜色进行填充
for (Ball b : balls)
{
g2.fill(b.getShape());
}
}

public Dimension getPreferredSize() { return new Dimension(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT); }
}

package bounce;

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;

/**
* 显示动画弹跳球。
* @version 1.34 2015-06-21
* @author Cay Horstmann
*/
public class Bounce
{
public static void main(String[] args)
{
EventQueue.invokeLater(() -> {
JFrame frame = new BounceFrame();
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
frame.setVisible(true);
});
}
}

/**
* 有球部件和按钮的框架。
*/
class BounceFrame extends JFrame
{
private BallComponent comp;
public static final int STEPS = 1000;
public static final int DELAY = 3;

/**
* 构造包含用于显示弹跳球和启动和关闭按钮的框架
*/
public BounceFrame()
{
setTitle("Bounce");
comp = new BallComponent();
add(comp, BorderLayout.CENTER);
JPanel buttonPanel = new JPanel();

//使用addBuuton方法为按钮添加标题，监听器，并且将按钮添加至面板中
addButton(buttonPanel, "Start", event -> addBall());
addButton(buttonPanel, "Close", event -> System.exit(0));

//将按钮面板添加至框架的南部
add(buttonPanel, BorderLayout.SOUTH);
pack();
}

/**
*向容器添加按钮
* @param c the container
* @param 为按钮设置标题
* @param 为按钮设置监听器
*/
public void addButton(Container c, String title, ActionListener listener)
{
JButton button = new JButton(title);
c.add(button);
button.addActionListener(listener);
}

/**
* 在面板中添加一个弹跳球，使其弹跳1000次。
*/
public void addBall()
{
try
{
Ball ball = new Ball();
comp.add(ball);

for (int i = 1; i <= STEPS; i++)
{
//这样设置的话所有球的移动都处于一个线程当中
ball.move(comp.getBounds());
comp.paint(comp.getGraphics());
Thread.sleep(DELAY);
}
}
//中断异常
catch (InterruptedException e)
{
}
}
}

运用线程：

package bounceThread;

import java.awt.geom.*;

/**
* 获取球在其当前位置的形状
*/
public Ellipse2D getShape()
{
return new Ellipse2D.Double(x, y, XSIZE, YSIZE);
}
}

package bounceThread;

import java.awt.*;
import java.util.*;
import javax.swing.*;

private java.util.List<Ball> balls = new ArrayList<>();

/**
* 增加一个球到组件上。
* @param b the ball to add
*/

//创建add方法，在add方法中使用球类型集合的add方法向集合中添加球
public void add(Ball b)
{
balls.add(b);
}

package bounceThread;

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;

import javax.swing.*;

/**
* 显示动画弹跳球。
* @version 1.34 2015-06-21
* @author Cay Horstmann
*/
public class BounceThread
{
public static void main(String[] args)
{
EventQueue.invokeLater(() -> {
JFrame frame = new BounceFrame();
frame.setTitle("BounceThread");
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
frame.setVisible(true);
});
}
}

/**
* 有面板和按钮的框架。
*/
class BounceFrame extends JFrame
{
private BallComponent comp;
public static final int STEPS = 1000;
public static final int DELAY = 5;

/**
* 构造包含用于显示弹跳球和开始和关闭按钮的组件的框架
*/
public BounceFrame()
{
comp = new BallComponent();
add(comp, BorderLayout.CENTER);
JPanel buttonPanel = new JPanel();
addButton(buttonPanel, "Start", event -> addBall());
addButton(buttonPanel, "Close", event -> System.exit(0));
add(buttonPanel, BorderLayout.SOUTH);
pack();
}

/**
* 添加一个按钮到框架中.
* @param c the container
* @param 为按钮设置标题
* @param 为按钮设置监听器
*/
public void addButton(Container c, String title, ActionListener listener)
{
JButton button = new JButton(title);
c.add(button);
button.addActionListener(listener);
}

/**
* 在画布上添加一个弹跳球并开始一条线使其弹跳
*/
public void addBall()
{
Ball ball = new Ball();
comp.add(ball);

//将移动球的代码放置在一个独立的线程中，运行这段代码可以提高弹跳球的相应性能
//实现一个BallRunnable类，然后，将动画代码放在run方法中，这样就即将动画代码放在了一个单独的线程中
Runnable r = () -> {
try
{
for (int i = 1; i <= STEPS; i++)
{
ball.move(comp.getBounds());
//调用组件的repaint方法，重新绘制组件
comp.repaint();
Thread.sleep(DELAY);
}
}
catch (InterruptedException e)
{
}
};

//将Runnable对象作为入口参数传入Thread的构造函数，再调用start方法就可以启动线程
Thread t = new Thread(r);
t.start();
}
}

运行结果如下：

无线程：

运用线程：

这两种代码的区别就是无线程的部分只能一次让一个小球滚动，当这个小球运行结束后才可以进入下一个运行。而有线程的代码则可以让多个小球同时滚动，这就是线程的作用。

实验2：结对编程练习：采用GUI界面设计以下程序，并创建程序归档文件。

（1）设计一个100以内整数小学生四则运算练习程序，由计算机随机产生10道加减乘除练习题，学生输入答案，由程序检查答案是否正确，每道题正确计10分，错误不计分，10道题测试结束后给出测试总分；

（2）将程序中测试练习题及学生答题结果输出到文件，文件名为test.txt。

包含以下4部分：（该项17周实验课现场检查评分：30分）

具体要求如下：

（1）程序设计思路简述；

（2）符合编程规范的程序代码；

（3）程序运行功能界面截图；

具体代码如下：

package add;

import java.awt.Dimension;
import java.awt.EventQueue;
import java.awt.Toolkit;

import javax.swing.JFrame;

public class New {

public static void main (String args[])
{
Toolkit t=Toolkit.getDefaultToolkit();
Dimension s=t.getScreenSize();
EventQueue.invokeLater(() -> {
JFrame frame = new Demo();
frame.setBounds(0, 0,(int)s.getWidth()/2,(int)s.getHeight()/2);
frame.setTitle("小学生四则运算测试");
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
frame.setVisible(true);
});
}

}

package add;

import java.awt.Font;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.PrintWriter;
import java.util.Collections;
import java.util.Scanner;

import javax.swing.*;

import java.math.*;

public class Demo extends JFrame {

private String[] c=new String[10];
private String[] c1=new String[10];
private int[] list=new int[10];
int i=0,i1=0,sum = 0;
private PrintWriter out = null;
private JTextArea text,text1;
private int counter;

public Demo() {
JPanel Panel = new JPanel();
Panel.setLayout(null);
JLabel JLabel1=new JLabel("");
JLabel1.setBounds(500, 800, 400, 30);
JLabel1.setFont(new Font("Courier",Font.PLAIN,35));
JButton Button = new JButton("生成题目");
Button.setBounds(50,150,150,50);
Button.setFont(new Font("Courier",Font.PLAIN,20));
Button.addActionListener(new Action());
JButton Button2 = new JButton("确定答案");
Button2.setBounds(300,150,150,50);
Button2.setFont(new Font("Courier",Font.PLAIN,20));
Button2.addActionListener(new Action1());
JButton Button3 = new JButton("读出文件");
Button3.setBounds(500,150,150,50);
Button3.setFont(new Font("Courier",Font.PLAIN,20));
Button3.addActionListener(new Action2());
text=new JTextArea(30,80);text.setBounds(30, 50, 200, 50);
text.setFont(new Font("Courier",Font.PLAIN,35));
text1=new JTextArea(30,80);
text1.setBounds(270, 50, 200, 50);
text1.setFont(new Font("Courier",Font.PLAIN,35));

Panel.add(text);
Panel.add(text1);

Panel.add(Button);
Panel.add(Button2);
Panel.add(Button3);
Panel.add(JLabel1);
add(Panel);
}

private class Action implements ActionListener
{
public void actionPerformed(ActionEvent event)
{
text1.setText("0");
if(i<10) {

int a = 1+(int)(Math.random() * 99);
int b = 1+(int)(Math.random() * 99);
int m= (int) Math.round(Math.random() * 3);
switch(m)
{
case 0:
while(a<b){
b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
a = (int) Math.round(Math.random() * 100);
}
c[i]=(i+":"+a+"/"+b+"=");
list[i]=Math.floorDiv(a, b);
text.setText(i+":"+a+"/"+b+"=");
i++;
break;
case 1:
c[i]=(i+":"+a+"*"+b+"=");
list[i]=Math.multiplyExact(a, b);
text.setText(i+":"+a+"*"+b+"=");
i++;
break;
case 2:
c[i]=(i+":"+a+"+"+b+"=");
list[i]=Math.addExact(a, b);
text.setText(i+":"+a+"+"+b+"=");
i++;
break ;
case 3:
while(a<=b){
b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
a = (int) Math.round(Math.random() * 100);
}
c[i]=(i+":"+a+"-"+b+"=");
text.setText(i+":"+a+"-"+b+"=");
list[i]=Math.subtractExact(a, b);
i++;
break ;
}
}
}
}
private class Action1 implements ActionListener
{
public void actionPerformed(ActionEvent event)
{
if(i<10) {
text.setText(null);
String daan=text1.getText().toString().trim();
int a = Integer.parseInt(daan);
if(text1.getText()!="") {
if(list[i1]==a) sum+=10;
}
c1[i1]=daan;
i1++;
}
}
}

private class Action2 implements ActionListener
{
public void actionPerformed(ActionEvent event)
{

try {
out = new PrintWriter("text.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
for(int counter=0;counter<10;counter++)
{
out.println(c[counter]+c1[counter]);
}
out.println("成绩"+sum);
out.close();

}

}
}

运行结果如下：