The wiki page is under active construction, expect bugs.

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- statnice:bakalar:b0b36pjv [2025/05/13 11:58] – saniel
+++ statnice:bakalar:b0b36pjv [2025/06/01 10:19] (current) – [Synchronized, Volatile, Join] zapleka3
@@ Line 1: / Line 1: @@
-==== Programování v jazyce JAVA: vlastnosti a koncepce jazyka. Principy objektového programování. ====
+====== Programování v jazyce JAVA: vlastnosti a koncepce jazyka. Principy objektového programování. ======
 [[https://fel.cvut.cz/cz/education/bk/predmety/50/10/p5010706.html|B0B36PJV]] [[https://cw.fel.cvut.cz/wiki/courses/b0b36pjv/prednasky|Webové stránky předmětu]]
@@ Line 11: / Line 11: @@
-=====
+===== 1. Vývojové prostředí – JDK, JVM, kompilace a běh programu, správa paměti, GC, profilování a optimalizace =====
+==== JDK, JRE, JVM ====
+Většinu programovacích jazyků je možné rozdělit do dvou kategorií:
+  * **kompilované** - program je zkompilovaný do spustitelného souboru, skládá se z nativních procesorových instrukcí, které přímo vykonává procesor a musí být tedy kompilován pro konkrétní architekturu a systém. Mezi tyto jazyky patří například C/C++.
+  * **interpretované** - program není zkompilovaný, pro spuštění je nutný jiný program (interpreter), který program při spuštění převádí do nativních procesorových instrukcí, které může počítač vykonávat. Typický interpretovaný jazyk je třeba Python.
+Javu je možné zařadit do obou kategorií - program se první zkompiluje do **bytecode**, který je obecný - není specifický pro danou platformu.
+Pro tento proces je potřeba **JDK** (java development kit).
+Tento **bytecode** je možné následně pustit s **JRE** (java runtime environment- subset **JDK**), který **bytecode** za běhu **interpretuje**.
+**Proces kompilace a spuštění v Javě:**
+  * Zdrojový kód se píše do souborů s příponou `.java`.
+  * Překladač `javac` přeloží `.java` do `.class` souboru s bytecode.
+  * Bytecode spouští JVM pomocí příkazu `java NázevTřídy`.
+Java tedy umožňuje program zkompilovat pouze jednou do **bytecode** a následně spustit na jekékoliv platformě s **JRE** (i když v praxi to obecně tak jednoduché není - compile once, debug everywhere).
+Tento přístup vede k rychlosti blížící se kompilovaným jazykům bez nutnosti kompilovat pro každou platformu zvlášť.
+**JVM** (java virtual machine) je obsažen v **JRE** i **JDK** a je zodpovědný za překlad **bytecode** do nativních procesorových instrukcí.
+==== JAR ====
+**JAR** (Java ARchive) je archivní formát pro sdružení více tříd (*.class*) a dalších souborů do jednoho balíčku.
+Používá se k distribuci a spouštění Java aplikací.
+Součástí může být také soubor `MANIFEST.MF`, ve kterém lze určit hlavní třídu programu:
+  * např. `Main-Class: com.example.Main`
+  * Umožňuje poté spustit aplikaci jednoduše: `java -jar program.jar`
+==== Správa paměti ====
+=== Stack ===
+Malý paměťový prostor, ve kterém se typicky ukládají lokální proměnné (což obsahuje i reference, atd).
+Funguje na principu **last-in first-out**. Při zavolání funkce se na stacku alokuje místo pro všechny lokální proměnné dané funkce.
+Implementováno přes **stack-pointer**, který ukládá adresu konce stacku.
+Pro každé volání metody vzniká tzv. **aktivní záznam**, který obsahuje:
+  * návratovou adresu,
+  * parametry metody,
+  * lokální proměnné.
+Po ukončení metody se tento záznam odstraní.
+=== Heap ===
+Velký paměťový prostor, dynamicky alokovaná paměť. Typicky se zde ukládají objekty a větší datové struktury.
+Alokována pomocí **new**. O dealokaci se nestará programátor, ale **Garbage Collector (GC)**.
+Heap je sdílený mezi všemi vlákny programu.
+Objekty zde zůstávají tak dlouho, dokud na ně existuje reference – poté je odstraní GC.
+==== GC ====
+Garbage Collector běží na pozadí **JVM**. Běží ve vlastním vlákně (nebo i více vláknech), takže neblokuje běh samotného programu (asynchronní). Drží si seznam všech referencí na data na **heap** a jakmile zjistí, že už žádné reference neexistují, tak data uvolní (dealokuje).
+Garbage Collector sice nebude nikdy tak efektivní jako korektní manuální dealokace jako např. v C/C++, ale zjednodušuje psaní programu, jeho udržitelnost a značně snižuje riziko memory leaků kvůli špatným manuálním dealokacím.
+==== Profilování a optimalizace ====
+**JDK** a z části i **JRE** implementuje několik nástrojů pro profiling programu, jako třeba vytížení procesoru a jednotlivých vláken, využití paměti, stav GC.
+**JDK** provádí mnoho optimalizací již při kompilaci **bytecode**, jako např. eliminace nepoužitého kódu, inlining, atd... Následně probíhá i několik optimalizací při interpretaci programu, jako např. cachování kompilace do nativních procesorových instrukcí.
+Java nabízí několik nástrojů pro analýzu výkonu:
+  * `jconsole` – vizualizace běhu JVM (paměť, CPU, vlákna, GC).
+  * `jvisualvm` – pokročilé grafické rozhraní s možností sledovat heap, GC, threaddump, apod.
+  * `Java Flight Recorder` – nástroj pro detailní záznam a analýzu výkonu aplikace.
+  * `javap` – nástroj pro prohlížení bytecode (.class).
+Tyto nástroje umožňují najít místa s největším využitím CPU, paměti nebo nejdelším časem běhu.
+===== 2. Objekty, třídy a jejich vztahy =====
+Objektově orientované programování (OOP) je paradigma, ve kterém modelujeme svět pomocí objektů – entit, které kombinují data a chování.
+Základními principy OOP jsou: **abstrakce**, **zapouzdření**, **dědičnost** a **polymorfismus**.
+**Třída** – abstraktní popis objektu, definuje jeho strukturu (atributy) a chování (metody).
+**Objekt** – konkrétní instance třídy, která nese data a reaguje na operace definované třídou.
+Třída je šablona pro vytváření tříd, objekt je konkrétní instance třídy.
+Například:
+<markdown>
+```java
+// class definition
+public class Person {
+    private String name;
+    private int age;
+    public Person(String name, int age) {
+        this.name = name;
+        this.age = age;
+    }
+    public String getName() {
+        return name;
+    }
+    public int getAge() {
+        return age;
+    }
+}
+// object instantiation
+Person person = new Person("John", 30);
+```
+</markdown>
+==== Abstrakce a zapouzdření ====
+**Abstrakce** – organizujeme koncepty do tříd, skrýváme vnitřní implementaci a vystavujeme jen potřebné rozhraní.
+**Zapouzdření** – každý objekt chrání svůj stav a komunikuje s okolím přes veřejné metody.
+**Modifikátory přístupu v Javě:**
+  * `private` – přístup pouze uvnitř třídy.
+  * `protected` – přístup z třídy, dědiců a stejného balíčku.
+  * `public` – přístup odkudkoliv.
+  * výchozí (bez modifikátoru) – přístup v rámci balíčku.
+==== Dědičnost a kompozice ====
+**Dědičnost** – třídám lze předat chování a atributy z nadřazené třídy (`extends`), vytváří hierarchii typů („is-a“ vztah).
+**Kompozice** – třída obsahuje jiné objekty jako své atributy („has-a“ vztah), vhodná pro sdružování funkcionality.
+**Příklad rozdílu:**
+<markdown>
+```java
+// dědičnost
+class Animal { void speak() { System.out.println("..."); } }
+class Dog extends Animal { void speak() { System.out.println("Woof"); } }
+// kompozice
+class Engine { void start() { ... } }
+class Car {
+    private Engine engine = new Engine();
+    void start() { engine.start(); }
+}
+```
+</markdown>
+==== Polymorfismus a dynamická vazba ====
+**Polymorfismus** – schopnost objektu zareagovat různě podle svého konkrétního typu, i když je používán přes obecný typ.
+Např. metoda `draw()` může mít jinou implementaci ve třídách `Circle`, `Square`, ale lze je volat skrze rozhraní `Shape`.
+**Dynamická vazba (late binding)** – konkrétní metoda se určuje až v době běhu na základě typu objektu.
+**Rozdíl:**
+  * *Přetížení (overloading)* – metoda se liší počtem nebo typem parametrů (rozhoduje se v čase překladu).
+  * *Přepisování (overriding)* – metoda se předefinuje v podtřídě (rozhoduje se v době běhu).
+==== Interface a abstraktní třída ====
+**Rozhraní (interface)** definuje sadu metod, které třída musí implementovat (`implements`). Třída může implementovat více rozhraní.
+**Abstraktní třída** (`abstract`) může obsahovat jak implementované, tak neimplementované (abstraktní) metody. Třída ji může pouze dědit (`extends`).
+**Rozdíly:**
+  * Rozhraní – bez stavových atributů, vhodné pro vícenásobnou dědičnost.
+  * Abstraktní třída – umožňuje sdílení částečné implementace a stavu.
+==== Bonus: Vícenásobná dědičnost ====
+Java neumožňuje vícenásobnou dědičnost tříd, aby se předešlo problémům jako je **diamond problem** – tedy situace, kdy by podtřída dědila stejnou metodu z více nadtříd a nebylo by jasné, kterou implementaci použít.
+Místo toho umožňuje vícenásobnou dědičnost **rozhraní**:
+<markdown>
+```java
+  interface A { void doA(); }
+  interface B { void doB(); }
+  class C implements A, B {
+      public void doA() { System.out.println("A"); }
+      public void doB() { System.out.println("B"); }
+  }
+```
+</markdown>
+==== Bonus: Single a double dispatch ====
+**Single dispatch** znamená, že metoda, která se má zavolat, se vybírá podle *dynamického typu objektu*, na kterém je metoda volána:
+<markdown>
+```java
+  class Animal { void speak() { System.out.println("..."); } }
+  class Dog extends Animal { void speak() { System.out.println("Woof"); } }
+  Animal a = new Dog();
+  a.speak(); // zavolá se Dog.speak() – podle skutečného typu objektu
+```
+</markdown>
+**Double dispatch** znamená, že metoda je vybrána na základě *dynamických typů dvou objektů*. V Javě se běžně simuluje pomocí návrhového vzoru **Visitor**:
+<markdown>
+```java
+  interface Visitor {
+      void visit(Dog d);
+      void visit(Cat c);
+  }
+  interface Animal {
+      void accept(Visitor v);
+  }
+  class Dog implements Animal {
+      public void accept(Visitor v) { v.visit(this); }
+  }
+  class Cat implements Animal {
+      public void accept(Visitor v) { v.visit(this); }
+  }
+```
+</markdown>
+Zde metoda `visit(...)` závisí jak na typu návštěvníka (`Visitor`), tak na konkrétním typu zvířete (`Dog`, `Cat`).
+===== 3.  Výčtové typy, kolekce, iterátor, generické typy =====
+==== Výčtové typy (enum) ====
+Výčtový typ (angl. enumeration) je datový typ, který může nabývat pouze předem daných hodnot.
+Zvyšuje čitelnost a typovou bezpečnost programu – místo čísel nebo řetězců použijeme symbolická jména.
+Například:
+<markdown>
+```java
+public enum Day {
+    MONDAY,
+    TUESDAY,
+    WEDNESDAY,
+    THURSDAY,
+    FRIDAY,
+    SATURDAY,
+    SUNDAY
+}
+Day today = Day.MONDAY;
+```
+</markdown>
+Výčtové typy jsou ve skutečnosti speciální typ třídy – lze do nich přidat:
+  - konstruktor,
+  - metody,
+  - pole.
+<markdown>
+```java
+public enum Suit {
+    CLUBS(Color.BLACK),
+    DIAMONDS(Color.RED),
+    HEARTS(Color.BLACK),
+    SPADES(Color.RED);
+    private Color color;
+    Suit(Color c) {
+        this.color = c;
+    }
+    public Color getColor() {
+        return color;
+    }
+    public boolean isRed() {
+        return color == Color.RED;
+    }
+}
+```
+</markdown>
+==== Kolekce (Java Collection Framework) ====
+Java Collections Framework (JCF) je sada rozhraní a tříd pro práci s obecnými datovými strukturami.
+Základní vlastnosti:
+  * umožňují efektivní ukládání, vyhledávání a zpracování objektů,
+  * hierarchicky uspořádané – Collection, List, Set, Map, Queue atd.
+Základní typy kolekcí:
+  * List – uspořádaná kolekce s indexy (ArrayList, LinkedList)
+  * Set – množina bez duplicit (HashSet, TreeSet)
+  * Map – páry klíč–hodnota (HashMap, TreeMap)
+  * Queue – fronta (LinkedList, PriorityQueue)
+Příklad:
+<markdown>
+```java
+List<String> names = new ArrayList<>();
+names.add("Alice");
+names.add("Bob");
+```
+</markdown>
+==== Iterátor ====
+Iterátor je objekt, který umožňuje bezpečně procházet kolekce bez znalosti jejich vnitřní struktury.
+Použití:
+<markdown>
+```java
+Iterator<String> it = names.iterator();
+while (it.hasNext()) {
+    System.out.println(it.next());
+}
+```
+</markdown>
+Zkrácený zápis pomocí for-each:
+<markdown>
+```java
+for (String name : names) {
+    System.out.println(name);
+}
+```
+</markdown>
+Rozhraní Iterable umožňuje použít kolekci ve for-each smyčce.
+Poznámka: Kolekce nelze bezpečně měnit během iterace jinak než metodou it.remove().
+Jinak hrozí ConcurrentModificationException.
+==== Generické typy ====
+Generické typy (generika) umožňují psát obecný, opakovatelný a typově bezpečný kód, který lze aplikovat na různé datové typy bez nutnosti přetypování.
+Deklarace:
+<markdown>
+```java
+List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
+numbers.add(10);
+```
+</markdown>
+Výhody generik:
+  - typová bezpečnost,
+  - žádné přetypování,
+  - opakovatelnost kódu.
+Generická metoda:
+<markdown>
+```java
+public static <T> void printAll(List<T> list) {
+    for (T item : list) {
+        System.out.println(item);
+    }
+}
+```
+</markdown>
+Poznámka: Generika jsou v Javě implementována pomocí type erasure – typová informace se za běhu ztrácí (např. nelze napsat new T()).
+===== 4. Vnitřní a anonymní třídy, Imutabilita, Vzor singleton, Proměnné a metody třídy vs. instance =====
+==== Vnitřní třídy ====
+Vnitřní třída (inner class) je třída, která je definovaná uvnitř jiné třídy. Má přístup ke všem členům (včetně privátních) vnější třídy a typicky slouží jako pomocná třída.
+Je-li vnitřní třída označena jako static, jedná se o statickou vnitřní třídu, která nemá přístup k instanci vnější třídy.
+Výhodou je lepší zapouzdření a přehlednost kódu – vnitřní třídy se používají tam, kde nemá smysl jejich existence samostatně.
+<markdown>
+```java
+class OuterClass {
+  int x = 10;
+  class InnerClass {
+    int y = 5;
+  }
+}
+```
+</markdown>
+==== Anonymní třídy ====
+Anonymní vnitřní třída je bezejmenná třída, která je definována a zároveň instanciována na místě. Používá se tam, kde potřebujeme jednorázově implementovat nějaké rozhraní nebo rozšířit třídu.
+Typicky se využívá např. pro callbacky nebo posluchače událostí.
+Anonymní třída je třída vnitřní bez názvu, pro kterou je vytvořen pouze jediný objekt.
+<markdown>
+[GeeksforGeeks](https://www.geeksforgeeks.org/anonymous-inner-class-java/)
+```java
+// Interface
+interface Age {
+    int x = 21;
+    void getAge();
+}
+class AnonymousDemo {
+    // Main driver method
+    public static void main(String[] args)
+    {
+        // A hidden inner class of Age interface is created
+        // whose name is not written but an object to it
+        // is created.
+        Age oj1 = new Age() {
+            @Override public void getAge()
+            {
+                // printing  age
+                System.out.print("Age is " + x);
+            }
+        };
+        oj1.getAge();
+    }
+}
+```
+</markdown>
+==== Imutabilita ====
+Imutabilní objekt je takový objekt, jehož stav po vytvoření již nelze změnit. To znamená:
+  * všechny atributy jsou private a final,
+  * objekt neposkytuje žádné metody, které by umožnily změnu stavu,
+  * objekt nevrací reference na své vnitřní proměnné.
+Výhody:
+  * bezpečnost při vícevláknovém přístupu,
+  * snazší ladění a testování.
+==== Vzor Singleton ====
+Singleton je návrhový vzor, který zajišťuje, že daná třída má právě jednu instanci. Toho se docílí:
+  * soukromým (private) konstruktorem,
+  * statickou proměnnou pro instanci třídy,
+  * veřejnou statickou metodou pro přístup k instanci.
+<markdown>
+```java
+public class Singleton {
+  private static final Singleton instance = new Singleton();
+  private Singleton() {}
+  public static Singleton getInstance() {
+    return instance;
+  }
+}
+```
+</markdown>
+==== Proměnné a metody třídy vs. instance ====
+  * Instanční proměnné – náleží konkrétní instanci třídy, každá instance může mít jiné hodnoty.
+  * Třídní proměnné (statické) – sdílené všemi instancemi, existují nezávisle na instanci.
+  * Instanční metody – pracují s instančními daty, volají se na konkrétních objektech.
+  * Statické metody – patří třídě, volají se bez instance, nemají přístup k nestatickým členům.
+===== 5. Mechanismus výjimek =====
+Výjimka (//exception//) je **neočekávaná událost** během běhu programu.  Znemožňuje dokončení běžného toku programu, pokud není správně ošetřena.
+ Výjimky se typicky používají pro chybové stavy, jako je dělení nulou nebo přístup mimo rozsah pole.
+==== Hierarchie výjimek v Javě ====
+* Všechny výjimky jsou potomky třídy `Throwable`.
+  * `Error` – závažné chyby JVM (např. `OutOfMemoryError`). Nejsou určeny k zachytávání.
+  * `Exception` – výjimky, které lze (a měly by se) ošetřit.
+    * `RuntimeException` – běhové výjimky (např. `NullPointerException`, `IllegalArgumentException`).
+==== Checked vs. Unchecked výjimky ====
+  * **Checked** – kompilátor hlídá; musíš je buď zachytit pomocí ''catch'', nebo předat dál klíčovým slovem ''throws'' (např. ''FileNotFoundException'').
+  * **Unchecked** – všechny výjimky odvozené od ''RuntimeException'' **a také ''Error''**; kompilátor jejich ošetření nevynucuje (např. ''NullPointerException'').
+==== Ošetření výjimek ====
+Výjimky se ošetřují pomocí konstrukcí `try-catch-finally`.
+<code java>
+try {
+    // rizikový kód
+} catch (IOException | SQLException ex) {  // multi-catch od Java 7
+    e.printStackTrace();  // ošetření výjimky
+    log(ex);
+    throw ex;         // volitelné předání dál
+} finally {
+    cleanup();        // provede se vždy
+}
+</code>
+  * `catch` může být více, podle typu výjimky.
+  * `finally` se vždy vykoná – i když dojde k výjimce nebo `return`.
+==== Try-with-resources ====
+Od Javy 7 existuje `try-with-resources`, který automaticky zavře prostředky (např. soubory, streamy) implementující `AutoCloseable`.
+<code java>
+try (BufferedReader br = Files.newBufferedReader(Path.of("data.txt"))) {
+    return br.readLine();
+}
+</code>
+==== Vlastní výjimky ====
+Vlastní výjimky se vytvářejí děděním ze třídy `Exception` nebo `RuntimeException`.
+<code java>
+public class MyException extends Exception {
+    public MyException() {}
+    public MyException(String msg) { super(msg); }
+    public MyException(String msg, Throwable cause) { super(msg, cause); }
+    }
+}
+</code>
+  * **Kdy se hodí?** Když stávající výjimky nedostačují a potřebuješ popsat specifickou situaci.
+  * Rozhodni se, zda má být **checked** (nutí volající k ošetření) nebo **unchecked** (dědí z ''RuntimeException'').
+  * Pokud dědíme z `Exception`, jedná se o checked výjimku – musí být ošetřena.
+  * Pokud dědíme z `RuntimeException`, jedná se o unchecked výjimku – nemusí být ošetřena.
+==== Best practices ====
+  * Zachytávej co nejkonkrétnější typy výjimek, až poté obecné (`Exception`, `Throwable`).
+  * Nepoužívej prázdné `catch` bloky – vždy loguj nebo informuj uživatele.
+  * Uvolňuj prostředky pomocí `finally` nebo `try-with-resources`.
+  * Přidávej popisné chybové zprávy (`new IOException("Soubor nenalezen")`).
+  * Vlastní výjimky používej pro specifické, smysluplné chyby v aplikaci.
+==== Shrnutí podle typu výjimky ====
+* `Throwable` – kořenová třída, zachytitelná, ale neměla by se běžně používat.
+* `Exception` – standardní ošetřitelné výjimky.
+  * `IOException`, `SQLException`, `ParseException` – checked výjimky.
+  * `RuntimeException`, `NullPointerException`, `IndexOutOfBoundsException` – unchecked.
+* `Error` – závažné chyby – většinou se nezachytávají (`OutOfMemoryError`, `StackOverflowError`).
+===== Práce se soubory (java.io) =====
+Soubor je množina údajů uložená ve vnější paměti. Přístup k němu probíhá pomocí proudů (streamů), které umožňují čtení a zápis dat sekvenčně nebo náhodně. Dělíme je podle typu dat na textové a binární.
+==== Klíčové třídy ====
+  * **File** – reprezentuje cestu k souboru nebo adresáři. Lze ověřit existenci, práva, velikost, vytvořit složky/soubory.
+  * **InputStream / OutputStream** – bajtové proudy (pro binární data).
+    * Dekorátory: Buffered* (vyrovnávací paměť), Data* (primitiva), Object* (serializace), GZIP* (komprese)…
+  * **Reader / Writer** – znakové proudy (pro textová data).
+    * Často používané: BufferedReader, InputStreamReader, FileWriter.
+  * **RandomAccessFile** – umožňuje číst/zapisovat na libovolnou pozici (náhodný přístup).
+  * Rozhraní: Closeable, Flushable, Serializable – sjednocují chování při zavírání, flushování a serializaci objektů.
+==== Otevření binárních proudů ====
+<code java>
+try (InputStream  in  = new FileInputStream("logo.png");
+     OutputStream out = new FileOutputStream("copy.png")) {
+    byte[] buf = new byte[8192];
+    int n;
+    while ((n = in.read(buf)) != -1) {
+        out.write(buf, 0, n);
+    }
+}   // oba proudy se zavřou automaticky (try-with-resources)
+</code>
+==== Otevření a čteni textového souboru (java.io) ====
+Nejčastější (a dodnes plně dostačující) kombinací je dvojice **``FileReader`` + ``BufferedReader``**:
+<code java>
+try (BufferedReader br =
+         new BufferedReader(new FileReader("soubor.txt"))) {
+    String line;
+    while ((line = br.readLine()) != null) {
+        System.out.println(line);
+    }
+} // try-with-resources zajistí zavření souboru
+</code>
+  * **``FileReader``** čte **znaky** (automaticky použije defaultní kódování platformy, nebo explicitně zadej např. ``StandardCharsets.UTF_8``).
+  * **``BufferedReader``** obalí čtení do větších bloků → méně systémových volání, vyšší výkon.
+  * Konstrukce **try-with-resources** (Java 7+) zavře reader i v případě výjimky.
+==== Textové vs. binární soubory ====
+  * **Textové** – čitelné pro člověka, pracujeme se znaky pomocí Reader/Writer. Nutné správné kódování (UTF-8, ASCII...).
+  * **Binární** – rychlejší, nečitelné, používáme InputStream/OutputStream. Vhodné pro obrázky, audio, objekty apod.
+==== Serializace objektů ====
+<code java>
+try (ObjectOutputStream oos =
+         new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("state.bin"))) {
+    oos.writeObject(gameState);
+}
+</code>
+  * Třída musí implementovat ''Serializable''.
+  * Lze uložit i více objektů. Pozor na kompatibilitu verzí tříd (pole ''serialVersionUID'').
+==== Přístup k datům ====
+  * **Sekvenční** – čtení/zápis po sobě jdoucích bajtů/řádků (většina proudů).
+  * **Náhodný (Random Access)** – přímý přístup k určitému místu v souboru (RandomAccessFile).
+==== Cesty k souborům ====
+  * **Absolutní** – začíná kořenem systému (např. /home/user/file.txt nebo C:\Users\file.txt).
+  * **Relativní** – relativní k pracovnímu adresáři aplikace.
+==== Best practices ====
+  * Vždy používej try-with-resources – eliminuje riziko nezavření souboru.
+  * Při práci s textem dej pozor na kódování (UTF-8 doporučeno).
+  * Bufruj vstupy/výstupy pomocí Buffered* – zvyšuje výkon.
+    * Nezachytávej holou ''Exception''; loguj a přeposílej konkrétní typy.
+    * Při sériové práci se soubory preferuj nové NIO API (''java.nio.file.Path'') – ošetří limity ''File'' a umí asynchronní I/O, ale porozumění ''java.io'' je nutný základ.
+===== Sokety =====
+Soket je objekt, který propojuje aplikaci se síťovým protokolem. Umožňuje síťovou komunikaci mezi dvěma koncovými body (např. klientem a serverem) prostřednictvím definovaných API. V Javě se sokety používají pro komunikaci přes protokoly TCP a UDP.
+==== Typy soketů a API ====
+| Třída                   | Protokol        | Povaha                  | Typická použití              |
+|-------------------------|------------------|--------------------------|-------------------------------|
+| Socket / ServerSocket   | TCP              | spojované, spolehlivé    | chat, přenos souborů         |
+| DatagramSocket          | UDP              | nespojované, best-effort | streaming, multiplayer hry   |
+| MulticastSocket         | UDP multicast    | skupinový přenos         | discovery, video broadcast   |
+==== TCP vs. UDP – typy spojení ====
+**TCP (Transmission Control Protocol)**
+  * Spojovaný protokol – před komunikací naváže spojení
+  * Zaručuje doručení, pořadí zpráv a detekci chyb
+  * Pomalejší, ale spolehlivý
+**UDP (User Datagram Protocol)**
+  * Nespojovaný protokol – žádné spojení, zprávy mohou být ztraceny nebo doručeny jinak
+  * Rychlý, nízká latence, žádné záruky
+  * Nutno si případně ošetřit potvrzení a opakování ručně
+==== Ukázkový TCP server/klient ====
+<code java>
+// === Server ===
+try (ServerSocket srv = new ServerSocket(9000)) {
+    while (true) {
+        try (Socket s = srv.accept();
+             BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
+             PrintWriter    out = new PrintWriter(s.getOutputStream(), true)) {
+            String line = in.readLine();
+            out.println("Echo: " + line);
+        }
+    }
+}
+// === Klient ===
+try (Socket s = new Socket("localhost", 9000);
+     BufferedReader in  = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
+     PrintWriter    out = new PrintWriter(s.getOutputStream(), true)) {
+    out.println("Ahoj světe");
+    System.out.println(in.readLine());
+}
+</code>
+==== Primitiva soketu ====
+  * **create** – vytvoření nového soketu
+  * **bind** – přiřazení lokální adresy a portu
+  * **connect** – navázání spojení (klient)
+  * **listen** – čekání na spojení (server)
+  * **accept** – přijetí spojení
+  * **send / receive** – odeslání a příjem dat
+  * **shutdown / close** – uzavření spojení
+==== Best practices ====
+  * **Porty a backlog**: při ''new ServerSocket(port, backlog)'' nastavíš frontu nepřijatých spojení.
+  * Nastav ''setSoTimeout()'' → ochrana proti zablokování čtení.
+  * Na mnoho paralelních spojení použij **''java.nio.channels'' + selektory** (non-blocking I/O).
+  * Pro šifrovaný přenos sáhni po ''SSLSocket'' / ''SSLServerSocket'' nebo moderním klientovi ''java.net.http''.
+  * Vždy uzavírej soket v ''try-with-resources'' nebo ''finally''.
+===== 6. Paralelismus =====
+Paralelismus umožňuje efektivnější využití systémových prostředků (více jader CPU, paralelní zpracování vstupů, vyšší výkon, reakce na události). V Javě se používá vícevláknové programování pomocí třídy `Thread`, rozhraní `Runnable`, případně thread poolu (`ExecutorService`).
+Nutné dodržet pravidla synchronizace, aby se zabránilo deadlocku.
+==== Vytváření a spouštění vláken ====
+Vlákno lze vytvořit buď děděním od třídy `Thread`, nebo implementací rozhraní `Runnable`:
+<markdown>
+Objekty jsou odvozené od třídy `Thread`, tělo nezávislého výpočtu definujeme v metodě `run()`.
+```java
+public class Worker extends Thread {
+    private final int numberOfJobs;
+    public Worker(int id, int jobs) {
+        super("Worker " + id);
+        myID = id;
+        numberOfJobs = jobs;
+        stop = false;
+        System.out.println("Worker id: " + id + " has been created threadID:" + getId());
+    }
+    public void run() {
+        doWork();
+    }
+}
+Worker thread = new Worker(1, 10);
+thread.start(); //new thread is created
+System.out.println("Program continues here");
+```
+Pokud nelze použít dědění od `Thread` implementujeme rozhraní `Runnable`:
+```java
+public class WorkerRunnable implements Runnable {
+    private final int id;
+    private final int numberOfJobs;
+    public WorkerRunnable(int id, int jobs) {
+        this.id = id;
+        numberOfJobs = jobs;
+    }
+    public String getName() {
+        return "WorkerRunnable " + id;
+    }
+    @Override
+    public void run() { ... }
+}
+WorkerRunnable worker = new WorkerRunnable(1, 10);
+Thread thread = new Thread(worker, worker.getName());
+thread.start();
+public void run() {
+    Thread thread = Thread.currentThread();
+    for (int i = 0; i < numberOfJobs; ++i) {
+        System.out.println("Thread name: " + thread.getName());
+    }
+}
+```
+</markdown>
+==== Synchronizace a problémy souběhu ====
+Při práci s více vlákny vznikají typické problémy:
+  * Race condition – více vláken přistupuje ke sdíleným datům bez koordinace. Výsledek je nedefinovaný.
+    * Řešení: synchronized bloky, volatile proměnné
+  * Deadlock – dvě nebo více vláken čekají na zdroje, které drží jiná vlákna.
+    * Řešení: správné pořadí zamykání, timeouty, algoritmy prevence deadlocku
+  * Producer/Consumer – problém koordinace mezi vlákny produkujícími a spotřebovávajícími data (např. fronta).
+    * Řešení: wait(), notify(), fronty z balíku java.util.concurrent
+  * Reader/Writer – vícero vláken čte a/nebo zapisuje do stejného objektu.
+    * Řešení: ReadWriteLock nebo rozdělení na operace pouze pro čtení a zápis
+==== Synchronized, Volatile, Join ====
+  * synchronized – zajišťuje, že kód (kritická sekce) provádí v daném čase jen jedno vlákno
+  * volatile – proměnná může být měněna z více vláken, JVM nezachová její hodnotu v cache (když se změní na false - informuje to ostatní vlákna, ale ne jako counter)
+  * join() – čeká na dokončení jiného vlákna
+  * wait() / notify() – vlákna čekají a signalizují si mezi sebou (pouze uvnitř synchronized bloku)
+==== Thread Pool (Executor) ====
+Používá se místo ručního vytváření velkého počtu vláken. Efektivnější správa a recyklace.
+<markdown>
+```java
+ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
+executor.submit(new WorkerRunnable(1, 10));
+executor.shutdown();
+```
+</markdown>
+  * ExecutorService – spravuje vláknový pool
+  * submit() – spustí úkol
+  * shutdown() – ukončí Executor
+  * Future – objekt s výsledkem nebo stavem asynchronního výpočtu
+==== Kdy použít paralelismus ====
+  * Více úloh může běžet souběžně – více jádrový procesor
+  * Aplikace provádí dlouhé IO operace, ale musí zůstat responzivní (např. GUI)
+  * Kontrola nebo úkoly na pozadí (např. notifikace, synchronizace)

Trace: • b4b33alg • b4b35psr • b4b01num

Differences

Search

Navigation

Print/export

Tools

QR Code