Java必須掌握的 4 大基礎(chǔ)
前言：
大概每個(gè)人在學(xué)生時(shí)代開始就使用Java了，我們一直在學(xué)習(xí)Java，但Java中總有一些概念含混不清，不論是對(duì)初級(jí)還是高級(jí)程序員都是如此。所以，這篇文章的目的就是弄清楚這些概念。
讀完本文你會(huì)對(duì)這些概念有更深入的了解，還能弄清楚一切灰色的東西。在本書中，我們將討論匿名內(nèi)聯(lián)類、多線程、同步和序列化。
1. 匿名類
Java匿名類很像局部類或內(nèi)聯(lián)類，只是沒有名字。我們可以利用匿名類，同時(shí)定義并實(shí)例化一個(gè)類。只有局部類僅被使用一次時(shí)才應(yīng)該這么做。
匿名類不能有顯式定義的構(gòu)造函數(shù)。相反，每個(gè)匿名類都隱含地定義了一個(gè)匿名構(gòu)造函數(shù)。
創(chuàng)建匿名類有兩種方法：
- 擴(kuò)展已有的類（可以是抽象類，也可以是具體類）
- 創(chuàng)建接口
理解代碼的最好方法就是先閱讀，所以我們首先來看看代碼。
interface Football
{
void kick();
}
class AnnonymousClass {
public static Football football = new Football() {
@Override
public void kick() {
System.out.println("Nested Anonymous Class.");
}
};
public static void main(String[] args)
{
// anomynous class inside the method
Football footballObject = new Football()
{
@Override
public void kick()
{
System.out.println("Anonymous Class");
}
};
footballObject.kick();
AnnonymousClass.football.kick();
}
}
匿名類可以在類和函數(shù)代碼塊中創(chuàng)建。你也許知道，匿名類可以用接口來創(chuàng)建，也可以通過擴(kuò)展抽象或具體的類來創(chuàng)建。上例中我先創(chuàng)建了一個(gè)接口Football，然后在類的作用域和main()方法內(nèi)實(shí)現(xiàn)了匿名類。Football也可以是抽象類，也可以是與interface并列的頂層類。
Football可以是抽象類，請(qǐng)看下面的代碼。
public abstract class Football
{
abstract void kick();
}
匿名類不僅可以是抽象類，還可以是具體類。
// normal or concrete class
public class Football
{ public void kick(){}
}// end of class scope.
如果Football類沒有不帶參數(shù)的構(gòu)造方法怎么辦？我們可以在匿名類中訪問類變量嗎？我們需要在匿名類中重載所有方法嗎？
// normal or concrete class
public class Football {
protected int score;
public Football(int score)
{
this.score = score;
}
public void score(){
System.out.println("Score "+score);
};
public void kick(){}
public static void main(String[] args) {
Football football = new Football(7)
{
@Override
public void score() {
System.out.println("Anonymous class inside the method "+score);
}
};
football.score();
}
}
// end of class scope.
- 創(chuàng)建匿名類時(shí)可以使用任何構(gòu)造方法。注意這里也使用了構(gòu)造方法的參數(shù)。
- 匿名類可以擴(kuò)展頂層類，并實(shí)現(xiàn)抽象類或接口。所以，訪問控制的規(guī)則依然適用。我們可以訪問protected變量，而改成private就不能訪問了。
- 由于上述代碼中擴(kuò)展了Football類，我們不需要重載所有方法。但是，如果它是個(gè)接口或抽象類，那么必須為所有未實(shí)現(xiàn)的方法提供實(shí)現(xiàn)。
- 匿名類中不能定義靜態(tài)初始化方法或成員接口。
- 匿名類可以有靜態(tài)成員變量，但它們必須是常量。
匿名類的用途：
- 更清晰的項(xiàng)目結(jié)構(gòu)：通常我們?cè)谛枰S時(shí)改變某個(gè)類的某些方法的實(shí)現(xiàn)時(shí)使用匿名類。這樣做就不需要在項(xiàng)目中添加新的*.java文件來定義頂層類了。特別是在頂層類只被使用一次時(shí)，這種方法非常好用。
- UI事件監(jiān)聽器：在圖形界面的應(yīng)用程序中，匿名類最常見的用途就是創(chuàng)建各種事件處理器。例如，下述代碼：
button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
public void onClick(View v) {
// your handler code here
}
});
我們創(chuàng)建了一個(gè)匿名類，實(shí)現(xiàn)了setOnClickListener接口。當(dāng)用戶點(diǎn)擊按鈕時(shí)會(huì)觸發(fā)它的onClick方法。
2.多線程
Java中的多線程能夠同時(shí)執(zhí)行多個(gè)線程。線程是輕量級(jí)的子進(jìn)程，也是處理的最小單位。使用多線程的主要目的是最大化CPU的使用率。我們使用多線程而不是多進(jìn)程，因?yàn)榫€程更輕量化，也可以共享同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的內(nèi)存空間。多線程用來實(shí)現(xiàn)多任務(wù)。
線程的生命周期
如上圖所示，線程的生命周期主要有5個(gè)狀態(tài)。我們來依次解釋每個(gè)狀態(tài)。
New：創(chuàng)建線程的實(shí)例后，它會(huì)進(jìn)入new狀態(tài)，這是第一個(gè)狀態(tài)，但線程還沒有準(zhǔn)備好運(yùn)行。
Runanble：調(diào)用線程類的start()方法，狀態(tài)就會(huì)從new變成Runnable，意味著線程可以運(yùn)行了，但實(shí)際上什么時(shí)候開始運(yùn)行，取決于Java線程調(diào)度器，因?yàn)檎{(diào)度器可能在忙著執(zhí)行其他線程。線程調(diào)度器會(huì)以FIFO（先進(jìn)先出）的方式從線程池中挑選一個(gè)線程。
Blocked：有很多情況會(huì)導(dǎo)致線程變成blocked狀態(tài)，如等待I/O操作、等待網(wǎng)絡(luò)連接等。此外，優(yōu)先級(jí)較高的線程可以將當(dāng)前運(yùn)行的線程變成blocked狀態(tài)。
Waiting：線程可以調(diào)用wait()進(jìn)入waiting狀態(tài)。當(dāng)其他線程調(diào)用notify()時(shí)，它將回到runnable狀態(tài)。
Terminated：start()方法退出時(shí)，線程進(jìn)入terminated狀態(tài)。
為什么使用多線程？
使用線程可以讓Java應(yīng)用程序同時(shí)做多件事情，從而加快運(yùn)行速度。用技術(shù)術(shù)語來說，線程可以幫你在Java程序中實(shí)現(xiàn)并行操作。由于現(xiàn)代CPU非?？?，還可能包含多個(gè)核心，因此僅有一個(gè)線程就沒辦法使用所有的核心。
需要記住的要點(diǎn)
- 多線程可以更好地利用CPU。
- 提高響應(yīng)性，提高用戶體驗(yàn)
- 減少響應(yīng)時(shí)間
- 同時(shí)為多個(gè)客戶端提供服務(wù)
創(chuàng)建線程的方法主要有兩種：
- 擴(kuò)展
Thread類 - 實(shí)現(xiàn)
Runnable接口
通過擴(kuò)展Thread類來創(chuàng)建線程
創(chuàng)建一個(gè)類擴(kuò)展Thread類。該類應(yīng)當(dāng)重載Thread類中的run()方法。線程在run()方法中開始生命周期。我們創(chuàng)建新類的對(duì)象，然后調(diào)用start()方法開始執(zhí)行線程。在Thread對(duì)象中，start()會(huì)調(diào)用run()。
public class MultithreadingTest extends Thread
{
public void run()
{
try{
System.out.println("Thread "+Thread.currentThread().getName()+" is now running");
}catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args)
{
for(int i=0;i<10;i++)
{
MultithreadingTest multithreadingTest = new MultithreadingTest();
multithreadingTest.start();
}
}
}
也可以通過接口創(chuàng)建類。
下面的代碼創(chuàng)建了一個(gè)類，實(shí)現(xiàn)java.lang.Runnable接口并重載了run()方法。然后我們實(shí)例化一個(gè)Thread對(duì)象，調(diào)用該對(duì)象的start()方法。
public class MultithreadingTest implements Runnable
{
@Override
public void run() {
System.out.println("Thread "+Thread.currentThread().getName()+" is now running"); //To change body of generated methods, choose Tools | Templates.
}
public static void main(String[] args)
{
for(int i=0;i<10;i++)
{
Thread thread = new Thread(new MultithreadingTest());
thread.start();
}
}
}
Thread類與Runnable接口
- 擴(kuò)展
Thread類，就無法擴(kuò)展更多的類，因?yàn)镴ava不允許多重繼承。多重繼承可以通過接口實(shí)現(xiàn)。所以最好是使用接口而不是Thread類。 - 如果擴(kuò)展Thread類，那么它還包含了一些方法，如
yield()、interrupt()等，我們的程序可能用不到。而在Runnable接口中就沒有這些排不上用場(chǎng)的方法。
3.同步
同步指的是多線程的同步。synchronized的代碼塊在同一時(shí)刻只能被一個(gè)線程執(zhí)行。Java中的同步是個(gè)很重要的概念，因?yàn)镴ava是多線程語言，多個(gè)線程可以并行執(zhí)行。在多線程環(huán)境中，Java對(duì)象的同步，或者說Java類的同步非常重要。
為什么要同步？
如果代碼在多線程環(huán)境下執(zhí)行，那么在多個(gè)線程中共享的對(duì)象之間需要同步，以避免破壞狀態(tài)，或者造成任何不可預(yù)料的行為。
在深入同步的概念之前先來理解一下這個(gè)問題。
class Table {
void printTable(int n) {//method not synchronized
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
System.out.print(n * i+" ");
try {
Thread.sleep(400);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e);
}
}
}
}
class MyThread1 extends Thread {
Table t;
MyThread1(Table t) {
this.t = t;
}
public void run() {
t.printTable(5);
}
}
class MyThread2 extends Thread {
Table t;
MyThread2(Table t) {
this.t = t;
}
public void run() {
t.printTable(100);
}
}
class TestSynchronization1 {
public static void main(String args[]) {
Table obj = new Table();//only one object
MyThread1 t1 = new MyThread1(obj);
MyThread2 t2 = new MyThread2(obj);
t1.start();
t2.start();
}
}
運(yùn)行這段代碼就會(huì)注意到，輸出結(jié)果非常不穩(wěn)定，因?yàn)闆]有同步。我們來看看程序的輸出。
輸出：
100 5 200 10 300 15 20 400 500 25
class Table {
synchronized void printTable(int n) {//synchronized method
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
System.out.print(n * i+" ");
try {
Thread.sleep(400);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e);
}
}
}
}
class TestSynchronization3 {
public static void main(String args[]) {
final Table obj = new Table();//only one object
Thread t1 = new Thread() {
public void run() {
obj.printTable(5);
}
};
Thread t2 = new Thread() {
public void run() {
obj.printTable(100);
}
};
t1.start();
t2.start();
}
}
給printTable()方法加上synchronized，那么synchronized的方法在執(zhí)行結(jié)束之前不會(huì)讓其他線程進(jìn)入。下面的輸出結(jié)果就非常穩(wěn)定了。
輸出：
5 10 15 20 25 100 200 300 400 500
類似地，Java的類和對(duì)象也可以同步。
注意：我們并不一定需要同步整個(gè)方法。有時(shí)候最好是僅同步方法的一小部分。Java的synchronized代碼段可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
4.序列化
Java中的序列化是一種機(jī)制，可以將對(duì)象的狀態(tài)寫入到字節(jié)流中。相反的操作叫做反序列化，將字節(jié)流轉(zhuǎn)換成對(duì)象。
序列化和反序列化的過程是平臺(tái)無關(guān)的，也就是說，在一個(gè)平臺(tái)上序列化對(duì)象，然后可以在另一個(gè)平臺(tái)上反序列化。
序列化時(shí)調(diào)用ObjectOutputStream的writeObject()方法，反序列化調(diào)用ObjectInputStream類的readObject()方法。
下圖中，Java對(duì)象被轉(zhuǎn)換成字節(jié)流，然后存儲(chǔ)在各種形式的存儲(chǔ)中，這個(gè)過程叫做序列化。圖右側(cè)，內(nèi)存中的字節(jié)流轉(zhuǎn)換成Java對(duì)象，這個(gè)過程叫作反序列化。
為什么要序列化
顯然，創(chuàng)建的Java類在程序執(zhí)行結(jié)束或中止后，對(duì)象就銷毀了。為了避免這個(gè)問題，Java提供了序列化功能，通過它可以將對(duì)象存儲(chǔ)起來，或者將狀態(tài)進(jìn)行持久化，以便稍后使用，或者在其他平臺(tái)上使用。
下面的代碼演示了該過程。
public class Employee implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
private String serializeValueName;
private transient int nonSerializeValueSalary;
public String getSerializeValueName() {
return serializeValueName;
}
public void setSerializeValueName(String serializeValueName) {
this.serializeValueName = serializeValueName;
}
public int getNonSerializeValueSalary() {
return nonSerializeValueSalary;
}
public void setNonSerializeValueSalary(int nonSerializeValueSalary) {
this.nonSerializeValueSalary = nonSerializeValueSalary;
}
@Override
public String toString() {
return "Employee [serializeValueName=" + serializeValueName + "]";
}
}
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectOutputStream;
public class SerializingObject {
public static void main(String[] args) {
Employee employeeOutput = null;
FileOutputStream fos = null;
ObjectOutputStream oos = null;
employeeOutput = new Employee();
employeeOutput.setSerializeValueName("Aman");
employeeOutput.setNonSerializeValueSalary(50000);
try {
fos = new FileOutputStream("Employee.ser");
oos = new ObjectOutputStream(fos);
oos.writeObject(employeeOutput);
System.out.println("Serialized data is saved in Employee.ser file");
oos.close();
fos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
輸出：
Serialized data is saved in Employee.ser file.
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
public class DeSerializingObject {
public static void main(String[] args) {
Employee employeeInput = null;
FileInputStream fis = null;
ObjectInputStream ois = null;
try {
fis = new FileInputStream("Employee.ser");
ois = new ObjectInputStream(fis);
employeeInput = (Employee)ois.readObject();
System.out.println("Serialized data is restored from Employee.ser file");
ois.close();
fis.close();
} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Name of employee is : " + employeeInput.getSerializeValueName());
System.out.println("Salary of employee is : " + employeeInput.getNonSerializeValueSalary());
}
}
輸出：
Serialized data is restored from Employee.ser file Name of employee is : Aman Salary of employee is : 0
需要記住的重點(diǎn)
- 如果父類實(shí)現(xiàn)了
Serializable接口，那么子類就不需要實(shí)現(xiàn)了，但反過來不一定成立。 - 只有非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員可以在序列化過程中保存下來。
- 靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和臨時(shí)數(shù)據(jù)成員不會(huì)在序列化過程中保存下來。所以，如果不想保存某個(gè)非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，則可以將其設(shè)置為
transient。 - 反序列化過程中不會(huì)調(diào)用對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)。
- 關(guān)聯(lián)對(duì)象必須實(shí)現(xiàn)
Serializable接口。
總結(jié)：
- 首先我們解釋了匿名類，以及用途和使用方法。
- 其次我們討論了Java中的多線程，線程的生命周期，以及用途。
- 同步只允許一個(gè)線程進(jìn)入同步的方法或代碼塊去訪問資源，其他線程必須在隊(duì)列中等待。
- 序列化就是存儲(chǔ)對(duì)象狀態(tài)供以后使用的過程。
到此這篇關(guān)于Java必須掌握的 4 大基礎(chǔ)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 4 大基礎(chǔ)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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