Java – перспективный язык программирования, оснащенный весьма мощным функционалом. На данном языке пишут не только софт, но и разнообразные игры. Джава используется преимущественно в веб-программировании.
Это приводит к тому, что возникает необходимость использования так называемых потоков. Грамотная работа с ними позволит значительно ускорить обработку и отправку информации. Важно понимать, что в Java 8 существуют различные варианты поточности. Есть соответствующие «элементы», отвечающие за ввод/вывод информации. Также имеет место многопоточность. Обо всем этом пойдет речь в данной статье.
Процессы в программировании
Java применяется современными программистами весьма часто, поэтому его изучение начинают считать «базой», без которой добиться успехов в карьере будет проблематично. Чтобы работать с программными кодами, требуется хорошо понимать не только синтаксис выбранного «метода общения» с софтом и «железом», но и то, как работают утилиты. А именно – какие процессы протекают в контенте, какими особенностями обладают.
Изучая потоки, рассмотрим также процессы. Без них работать с упомянутым ранее «элементом» в Java невозможно. Запомнить нужно следующие сведения:
- Процессы – это сочетание кодификаций и электронных сведений. Создаются отдельно операционной системой в момент запуска утилиты. Это – виртуальное адресное пространство.
- Работают обособлено друг от друга.
- Отсутствует прямой доступ к общим сведениям в иных процессах, активированных на устройстве.
- Для того, чтобы процессы функционировали, операционная система будет выделять под них ресурсы – время, отведенное на выполнение, а также память.
- Иногда один из процессов блокируется. В этом случае другой «вариант» не должен исполняться, пока первый не пройдет процедуру разблокировки.
- Для того, чтобы создать новый process, задействуют родительский. Он проходит процедуру дублирования.
- «Родитель» способен контролировать дочерние «операции». А вот процессы аналогичного уровня контролю не подлежат.
Перечисленные данные будут полезны не только тем, кто программирует на Java. Это – общие сведения о процессах и принципах их работы на устройстве. Пригодятся всем, кто работает с компьютерами, смартфонами и иными информационными технологиями.
Поток – что это такое
В Java рассматриваемые «каналы» представляют собой некую своеобразную последовательность данных. Выступают в качестве самых маленьких составляющих процесса. Способны выполняться параллельно друг другу.
Поток относят к легковесным процессам. Адресное пространство будет использоваться и делиться между иными потоками при работе. Способны «поддерживать общение» между собой. Для этого программистам предстоит использовать специальные методы. В Java упомянутый «элемент» — специализированный механизм, с помощью которого можно передавать информацию в электронном виде.
Типы потоков
Стоит обратить внимание и на то, что в Java выделяют различные варианты рассматриваемых «элементов». Классификация помогает понять, за что отвечает тот или иной поток.
Условно можно разделить оные по типу движения данных. Таким образом получаются две весьма крупные категории:
- вводные потоки (Input) – сведения поступают в приложение и считываются из оных;
- выводные потоки (Output) – информация передается непосредственно из программы, ведется их запись в поток.
Также есть классификация по типу передаваемой информации. Не всегда процесс осуществляется в байтах. Иногда для удобства программа/пользователь используют текст. Данный вопрос является особо важным, если требуется «подружить» Windows и Linux, причем на нескольких разных устройствах. Поэтому Java (и другие языки программирования) поддерживают разделение на:
- потоки символов;
- байтовые потоки.
В конечном итоге получаются 4 варианта. Каждый тип предусматривает в Java отдельные базовые абстрактные классы. Связано это с тем, что у оных имеются специализации – сеть, память, файлы (включая имя файла). За счет расширения базового класса специальный решает поставленные задачи. Но «база» у всех вариантов одинаковая.
Какими бывают классы и методы
Каждый программист должен знать не только потоки в Java, но и используемые для их реализации классы. Это позволяет писать приложения и игры с минимальной вероятностью ошибок.
Классы, которые используются потоками в Джаве:
- InputStream – чтение байтов (ввод);
- Reader – считывание символов (ввод);
- OutputStream – запись байтов (вывод);
- Writer – запись символов (вывод).
Для вводных потоков в качестве основной функции будет выступать метод под названием read. Он возможен в нескольких интерпретациях. InputStream и Reader не сильно отличаются друг от друга. Классы отвечают за одинаковые операции. Только в первом случае происходит считывание байтов (byte), во втором – символы (char).
Аналогичным образом функционирует основной метод OutputStream и Writer под названием Write. Он тоже «идет» в модифицированном формате.
Что такое Java IO
Для того, чтобы можно было работать с потоками данных, в Джаве используются специальные средства. С их помощью удается достичь желаемого результата с минимальными затратами «по всем фронтам».
При работе с вводом-выводом информации принято использовать IP API. Это – JAVA API, которые применяются на практике для облегчения взаимодействия с потоками.
Необходимость применения подобного API возникает весьма часто. Пример – когда пользователь проходит авторизацию на сайте. В этом случае:
- нужно получать электронные сведения и обрабатывать их;
- после обработки – отправить далее для успешного выполнения операции;
- программа считывает информацию, обрабатывает, сохраняет.
Чтобы процедуры прошли успешно, принято использовать IO в Java. Соответствующая библиотека располагается в java.io. Внедрение упомянутого «функционала» не требует никаких сложных дополнительных манипуляций. Программисту предстоит просто произвести импорт библиотеки в выбранный предварительно класс.
Для чего используется
IO (IO stream) в основном работает с потоками ввода-вывода. Java.io предназначается преимущественно для того, чтобы считывать и записывать материалы в выбранный пользователем ресурс.
Применяется в следующих «областях»:
- сетевые подключения;
- файлы;
- буферная работа;
- system.err, system.out, system.in.
Чтение и запись – ключевые функции, с которыми имеют дело все утилиты и приложения. Поэтому им рекомендуется уделить особое внимание.
Что умеет Java IO: база
Java IO обладает огромным количеством классов. Большая их часть предусматривает работу с чтением и записью сведений в электронном виде.
Классы IO отвечают за различные манипуляции. В основном это:
- получение доступа к документам и сетевым соединениям;
- буферная работа;
- доступ к внутреннему буферу имеющейся памяти;
- парсинг информации;
- общение межпоточного характера;
- чтение и запись (текста, примитивных данных (int, float, string и так далее), объектов).
Для перечисленных операций не требуется никаких дополнительных библиотек. Они вполне успешно реализовываются через Java IO.
Основные потоковые действия – как все работает
Перед тем, как вызвать поток, важно понимать, каким образом он функционирует. Все зависит от конкретной ситуации. Только самый распространенный случай – это когда производится чтение и запись данных.
В основном схема работы потоков в Java будет иметь следующую форму:
- Происходит процесс создания экземпляра потока.
- Поток открывается, чтобы его можно было считать. Возможно – провести запись новых данных.
- Осуществляются необходимые пользователю операции. В основном – чтение/запись.
- Поток закрывается.
Первая пара шагов – это одно действие. Остальные представлены обособленными манипуляциями.
Состояния потоков
Рассматриваемые «элементы» способны встречаться в нескольких «состояниях». А именно:
- new – в момент создания экземпляра класса;
- running – когда поток запущен, процессор начинает обработку оного;
- suspend – уже работающий «вариант» приостанавливает функционирование (возможно продолжение оного с места остановки);
- blocked – более сложный вариант «остановки»: поток ждет, пока высвободятся ресурсы или завершится операция по вводу-выводу;
- terminated – немедленное завершение функционирования без возможности возобновления (пример – когда в процессы выполнения обнаружена ошибка).
Также есть вариант Dead. Соответствующее состояние появляется тогда, когда поток в Java прекратил свое выполнение. Оно символизирует завершение жизненного цикла.
Чем хороши потоки: преимущества
Получив общее представление о потоках, стоит отметить их преимущества перед процессами и другими «манипуляциями». К сильным их сторонам принято относить следующие моменты:
- Легкость. Процессы оказываются более тяжелыми. Для обработки потока нужно затрачивать меньше времени и ресурсов.
- Переключение контента производится быстрее.
- Взаимодействие между соответствующими «составляющими» реализовывается в несколько раз проще. Это не станет проблемой даже для новичков.
Новый поток может быть создан несколькими способами. На сегодняшний день известны следующие варианты развития событий:
- Когда программист реализует интерфейс «специального» типа. Речь идет об «активации» java.lang.Runnable.
- Посредством расширения класса java.lang.Thread.
Каждый подход имеет свои особенности. В следующей статье будут представлены примеры реализации оных.
