在Raspberry Pi上架設Tomcat

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Context

• 這份筆記紀錄如何在樹莓派上架設Tomcat Server
• 樹莓派為RPi 2 model B
• 作業系統為Raspbian

OCPJP 證照考試重點技巧

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考題概念：

這份筆記主要是針對OCPJP SE6.0作的重點整理，由於考證照跟實務上的程式撰寫需要掌握的概念有不少差異，所以既使對java程式撰寫相當熟悉，也有必要針對證照考試做準備，以免白白浪費錢去報名，而差別有哪些呢?比方說寫程式時，不用特別注意語法錯誤，因為你的IDE通常已經幫你標記出有問題的地方了，而函數與語法在實務上我們並不會硬性的背下它們，而是參考相關技術文件。
另外OCPJP SE6.0會慢慢淘汰，新版的證照考試會加入實務程式撰寫，所以趁SE6.0還能考的時候把這份筆記分享給大家吧。
首先考題就大概三類

• 語法：了解甚麼樣的程式碼會導致編譯錯誤
• 例外：了解甚麼樣的程式碼會導致執行錯誤
• 結果：執行正確，會輸出甚麼樣的結果

從網路上可以找到各類題型的標準答案，所以我想這篇筆記的重點不是提供標準答案，而是提供解題技巧和重點整理

泛型(Generics)

泛型

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泛型(generics)

• 撰寫程式時，往往有一種情況是，我們無法再編譯期間確定程式碼的撰寫方式，也因此衍生出許多技巧，來克服這個問題，比方說利用動態記憶體配置，來解決無法在編譯期間確定使用者輸入資料量的問題，或者利用晚期鏈結(late binding)的技巧，使得呼叫的方法可以依照執行期間的狀況而決定。 
• 泛型是物件導向的三個特性之一的多型(polymorphism)的一種技巧，多型的本意是「一種介面，多種使用方法」，然而在Java中多型通常指處理未知的資料型態，對不同的型別都給予相同的操作方式，也就是一種函式(function)，多種方法，或者一種指令，多種方法。
• 而在Java中，泛型則是針對特定指定型別產生對應型態的程式碼以處理不同型別，泛型將型別抽象化、參數化，型別參數化意味著我們可以更彈性的決定類別、介面與方法的資料型別，將主要的核心演算法與邏輯獨立出來，不再牽制於資料型別的限制，比方說，堆疊結構需要Pop()、Push()等方法，但堆入的元素型別可能是String、double、float...等，與其為每個型別都撰寫一種堆疊類別來處理來實現多型，不如用另外一種方式：泛型。泛型可以讓類別的型別參數化，也就是說我們可以定義完堆疊後，再告訴編譯器我們的堆疊會使用甚麼樣的資料型別。如此一來同樣達成了「一種介面，多種方法」的技巧，省下的重複撰寫的成本。
• 在Java中，多型是針對函式的，而泛型是針對參數的。
• 泛型可以讓你流暢的建立、型別安全，與可重複使用的程式碼。

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簡單的範例

• 接著我們舉例一個簡單的泛型示例：
  
• 
• 輸出結果：
  

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泛型的型別取決於型別引數

• 一個版本的泛型型別參考與另一個版本的泛型型別參考，在型別上市不相容的，例如上述的程式中：
  iOb=strOb;  //錯誤

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泛型如何提升型別安全

• 或許你會發現，只要指定Object作為資料型別，再加上適當的轉型即可實現泛型機制，但泛型可以自動地保護型別安全，在撰寫程式中，你不需要輸入型別轉型的程式碼，也不須手動檢查程式中的型別轉換是否正確。
• 舉例以Object來取代泛型
  
• 
• 此程式相較於泛型有兩個缺點
• • 一、你必須明確使用強制轉型取得儲存在物件的資料
  • 二、許多型別不符的錯誤都是在執行時期才發現，使用Object建立泛型機制無法確保型別安全，泛型將執行期間的錯誤變成編譯期間的錯誤，這使得我們比較容易避免潛在問題

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抹除

• 泛型新增至Java的主要限制在於必須與舊版本相容，任何語言語法的變更，或是JVM的修改，都必須避免破壞到舊的程式碼，Java透過抹除(erasure)方式以符合這個限制，藉以實作泛型
• 當編輯你的Java原始碼後，所有的泛型型別資訊會被抹除：Java會以限制條件的型別(如果沒有明確指定限制條件，則預設是Object)取代型別參數，然後再以適當的轉型動作(由型別引數決定)，以確保能與型別引述指定的型別相容。編譯器會堅持型別一定要相容。
• 泛型這種處理方式代表在執行時期型別參數是不存在的，他們只存在於原始碼。執行時期所有的泛型型別只以原始型別的形式存在
• 舉例來說，以下兩段程式編譯的結果會是相同的：
• • Gen<Integer>iOb=new Gen<Integer>(99);
    int x=iOb.getob();
  • Gen iOb=new Gen(99);
    in tx=(Integer)iOb.getob();

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橋梁方法

• 有時候，子類別中的覆寫方法，其型別抹除的動作部會發生在父類別中的相同方法上，此時編譯器需要新增一個橋梁方法(bridge method)至類別中，以便處理這樣的情形
• 橋梁方法只發生在位元碼的層級，我們看不到，也無法使用此方法

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意義不明的錯誤

• 新增泛型同時也產生了新型的錯誤：意義不明(ambiguity)的錯誤。
• 抹除動作導致的問題是，當朗各表面上是不同的泛型宣告，進行抹除後卻解析成相同的型別，此時就會產生意義不明的錯誤並導致衝突：
  
• 此範例的其中一個錯誤提示是：
• • Method set(V) has the same erasure set(Object) as another method in type MyGenClass<T,V>
  • 大意是說：在MyGenClass<T,V>類別中，set(V)方法在抹除(erasure)後，會成為set(Object)，而使得它與另一個方法(此指set(T)相同，導致意義不明的錯誤(類別中不能有兩個相同的方法)
• 解決的方法可以將類別定義改成class MyGenClass<T,V extends String>{//...
• • 不過要注意的是當你使用這樣的敘述：
    MyGenClass<String,String> x = new MyGenClass<String,String>();
  • 同樣會產生意義不明的錯誤
• 意義不明的錯誤通常代表你的設計概念上有錯誤，要留意處理方式

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泛型的限制

• 泛型只運用在物件上：當宣告一個泛型類別的實體時，傳入的型別參數必須是類別型別，你不能使用基本型別，像是int或char：
  Gen<int> strOb=new Gen<int>(53); //錯誤，不能使用基本型別
• 型別參數不能實體化：
  
  錯誤提示為：Cannot instantiate the type T
  無法將型別T實體化，在執行時期T會被其他型別取代(型別參數會被抹除)，而編譯時期T也只是佔位符號而已，編譯器無法知道該建立哪種型別的物件
• 靜態成員的限制：
  
  錯誤提示為依序為：
  Cannot make a static reference to the non-static type T
  Cannot make a static reference to the non-static type T
  ob cannot be resolved to a variable
  ob cannot be resolved to a variable
  意思是說非靜態型別的T是無法產生靜態成員參考的
  而沒辦法產生參考的ob也不能被解析成變數提供程式其他地方存取
  雖然你不可以使用有型別參數的static成員，但是可以宣告static泛型方法
• 泛型陣列的限制
  
  錯誤提示為：
  Cannot create a generic array of T
  Cannot create a generic array of GenericsArray<Integer>
  一、宣告型別T的陣列是合法的，但無法實體化泛型陣列，原因是編譯器並沒辦法知道實際上要建立陣列的物件型別為何，你可以用參考指派的方式(第9行)來將物件指派給泛型陣列，因為傳入Gen的陣列是已知型別的，T會與建立陣列時的型別相同。
  二、指定泛型型別的陣列是不被允許的(第14行)，因為他們可能破壞型別安全，然而，如果你使用萬用字元，就可以建立泛型型別的陣列參考(第15行)，者種方式比使用原始型別的陣列要來得好，因為至少它會執行一些型別檢查
• 泛型例外的限制
  泛型的類別不能繼承Throwable。這意味著你不能建立泛型的例外類別。

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延伸探討

• 本文希望解釋泛型的核心價值，其餘的探討讀者若有興趣可以參考其他書籍或文章，以下延伸的主題僅做簡單的摘要，往後有必要可能在做章節補充，一般包括
• 使用兩個型別參數的泛型類別：class class-name <T,V>{//...
• 泛型類別的一般形
• class class-name <type-param-list>{//...
• class class-name<type-arg-list> var-name=new class-name<type-arg-list>(cons-arg-list);
• 受限的型別：<T extends superclass>
• 萬用字元引數與受限的萬用字元引數
• 上限(extend)
• 下限(super)：<? super subclass>，下限條件的類別(subclass)不包含在限制條件內
• 泛型方法：<type-param-list> return-type method-name((param-list){//...
• 泛型建構式
• 泛型介面：
• 定義：interface interface-name<type-param-list>{//...
• 實作：class class-name<type-param-list> implements interface-name<type-arg-list>{//...
• 原始型別與舊的程式碼：泛型是新的功能，因此Java需要一些轉變的方式將舊的、泛型之前的程式碼轉換過來。
• 泛型類別階層體系
• 繼承泛型父類別
• 執行時期犯行階層內的型別比較
• 轉型：(Gen<Integer>)iOb
• 覆寫泛型類別中的方法

多執行緒程式設計

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多執行緒程式設計

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多執行緒程式設計

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Java提供許多執行緒程式設計(multithreaded programming)，Multithreaded program包含兩個或多個可同步執行的部分，它的每一個部分都稱為一個執行緒(thread)，因此，它是一種多工(multitasking)的特殊形式。

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多工的工作方式：

1. 以程序為基礎(process-based)
   • 本質上，process就是指正在執行的程式
   • 通常程式就是排程器所能分派(dispatch)的最小單位
   • 通常用以做重量級(heavyweight)工作的處理，需要有自己的位址空間
   • 程序間溝通消耗許多資源
2. 以執行緒為基礎(thread-based)
   • thread為可分派的最小單位
   • 單一程式可以同時執行兩個以上的工作
   • 多處理輕量級(lightweight)工作
   • 消耗資源較程序處理小，共用相同位址空間
   • 一起使用相同的重量級程序，彼此溝通所耗資源較小，執行緒間切畫布用消耗太多資源

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Java的執行緒模型

• Java的所有類別函式庫都將multithread列入考量。
• Java利用thread將整個環境變成非同步(asynchronous)。避免CPU週期所造成的浪費，有助於提升整體效率。

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同步

• 若兩個執行緒需要互相溝通，並且共用某個複雜的資料結構，就必須確保執行緒使用的資料是一致的。
• Java利用monitor來達到這個目的，monitor只能容納一個執行緒，一旦一個執行緒進入monitor，其他的執行緒必須等待，直到這個執行緒離開。
• monitor可用以保護共用資源，避免同一時間被多個執行緒操縱

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建立執行緒

• Java的執行緒是建立於Thread類別、他的方法，以及Runnable介面的基礎上
• Thread將執行緒封裝
• 無法直接參考正在執行的執行緒之狀態，必須透過產生該執行緒的Thread實體來處理
• 若要建立執行緒，你需要繼承Thread類別或者實作Runnable介面。
• 
• 實作Runnable Interface
• • Runnable將一組可執行的程式碼抽象化
  • 可以在任何時做Runnable的物件上建構執行緒
  • 若要實作Runnable，執行要實作一個稱為run()的方法
  • • public void run()
    • 在run()裡，你將定義構成新執行緒的程式碼
    • run()為另一個同時在程式中執行的thread建立進入點
    • 當run()回傳時，此執行緒將會結束
  • 在你建立一個實作Runnable的類別後，你將利用此類別建立Thread型別的物件實體
  • Thread定義許多建構式，其中一個如下
  • • Thread(Runnable threadOb, String threadName)
    • • threadOb：實作Runnable介面的類別實體。它定義了thread的進入點
      • threadName：指定新執行緒的名稱
    • 新執行緒建立後，必須呼叫Thread定義的start()方法，新的執行緒才會開始執行。
    • • 本質上Start()會呼叫run()方法：若直接呼叫run()方法，則只是單純的方法呼叫，而不會啟動新的執行緒
      • start方法如下所示：void start()
  • 以下範例示範如何建立新的執行緒，並使之開始執行：
  • • public class NewThread implements Runnable {
      Thread t ;
      public NewThread() {
      // TODO Auto-generated constructor stub
      t= new Thread (this, "Demo Thread");
      System. out. println("Child thread: " +t );
      t. start();
      }
      @Override
      public void run() {
      // TODO Auto-generated method stub
      try {
      for(int i=5;i>0;i--){
      System. out. println("Child Thread" +i );
      Thread. sleep(500 );
      }
      } catch (InterruptedException e) {
      // TODO: handle exception
      System. out. println("Exiting child thread." );
      }
      
      
      }
      
      
      }
    • //主程式
    • public class ThreadDemo {
      public static void main(String args[]) {
      new NewThread ();
      try {
      for(int i=5;i>0;i--){
      System. out. println("Main Thread: " +i );
      Thread. sleep(1000 );
      }
      } catch (InterruptedException e) {
      // TODO: handle exception
      System. out. println("Main thread interrupted." );
      }
      System. out. println("Main thread exiting." );
      }
      }
    • 在NewThread的建構式中
    • • t=new Thread (this,"Demo Thread");
      • 將this當作第一個引數，表示你希望新的thread呼叫this物件上的run()

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主執行緒(main thread)

• 當Java程式開始執行時，有一個執行緒會立即開始執行，此執行緒稱之程式的主執行緒
• • 子執行緒都是由主執行緒產生
  • 通常它必須是最後一個完成的執行緒，因為它會進行許多關閉的動作
• 透過currentTread()方法可以獲得主執行緒的參考，其為Class Thread的public static member
  static Thread currentThread()
• 執行緒範例程式：
  public class CurrentThreadDemo {
  public static void main(String args[]) {
  Thread t =Thread .currentThread();
  System. out. println("Current Thread:" +t );
  t. setName("Main Thread" );
  System. out. println("After name change:" +t );
  try {
  for ( int n = 5; n > 0; n--) {
  System. out. println(n );
  Thread. sleep(1000 );
  }
  } catch (InterruptedException e) {
  // TODO: handle exception
  System. out. println("Main thread interrupted" );
  }
  }
  }
• • 將t透過println()印出，依次會顯示
  • • 執行緒名稱：主執行緒名稱預設為main
    • 優先權：主執行緒優先權預設為5
    • 所屬群組名稱：執行緒群組(thread group)是一種資料結構，可把一群執行緒當成一個整體來控制
  • static void sleep(long milliseconds) throws InsterruptedException
  • • milliseconds：執行緒暫停的毫秒數
    • InsterruptedException ：當其他執行緒試圖中斷(interrupt)處於睡眠狀態的執行緒時，會發生此意外
    • sleep()的第二種形式，可以毫秒以及十億分之秒的方式指定暫停時間
    • • static void sleep(long milliseconds,int nanoseconds) throws InsterruptedException
      • 只在計時週期小於十億分之秒的環境有效
  • final void setName(String threadName)：設定執行緒名稱
  • final String getName()：取得執行緒名稱

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