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Java程序员必需掌握的 4 大基础

大概每个人在学生时代开始就使用 java 了,我们一直在学习Java,但Java中总有一些概念含混不清,不论是对初级还是高级程序员都是如此。所以,这篇文章的目的就是弄清楚这些概念。

读完本文你会对这些概念有更深入的了解,还能弄清楚一切灰色的东西。在本书中,我们将讨论匿名内联类、 多线程 、同步和 序列化


1

匿名类

Java匿名类很像局部类或内联类,只是没有名字。我们可以利用匿名类,同时定义并实例化一个类。只有局部类仅被使用一次时才应该这么做。

匿名类不能有显式定义的 构造函数 。相反,每个匿名类都隐含地定义了一个匿名构造函数。

创建匿名类有两种方法:

  1. 扩展已有的类(可以是 抽象类 ,也可以是具体类)
  2. 创建接口

理解代码的最好方法就是先阅读,所以我们首先来看看代码。

匿名类可以在类和函数代码块中创建。你也许知道,匿名类可以用接口来创建,也可以通过扩展抽象或具体的类来创建。上例中我先创建了一个接口Football,然后在类的作用域和main()方法内实现了匿名类。Football也可以是抽象类,也可以是与interface并列的顶层类。

Football可以是抽象类,请看下面的代码。

public abstract class Football
{ 
 abstract void kick();
} 

匿名类不仅可以是抽象类,还可以是具体类。

// normal or concrete class
public class Football 
{ public void kick(){}
}// end of class scope. 

如果Football类没有不带参数的 构造方法 怎么办?我们可以在匿名类中访问类变量吗?我们需要在匿名类中 重载 所有方法吗?

Java程序员必需掌握的 4 大基础

  • 创建匿名类时可以使用任何构造方法。注意这里也使用了构造方法的参数。
  • 匿名类可以扩展顶层类,并实现抽象类或接口。所以,访问控制的规则依然适用。我们可以访问protected变量,而改成private就不能访问了。
  • 由于上述代码中扩展了Football类,我们不需要重载所有方法。但是,如果它是个接口或抽象类,那么必须为所有未实现的方法提供实现。
  • 匿名类中不能定义静态初始化方法或成员接口。
  • 匿名类可以有静态成员变量,但它们必须是常量。
  • 匿名类的用途:

    1. 更清晰的项目结构: 通常我们在需要随时改变某个类的某些方法的实现时使用匿名类。这样做就不需要在项目中添加新的*.java文件来定义顶层类了。特别是在顶层类只被使用一次时,这种方法非常好用。
    2. UI事件监听器: 在图形界面的应用程序中,匿名类最常见的用途就是创建各种事件处理器。例如,下述代码:
    button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
     public void onClick(View v) {
     // your handler code here
     }
     }); 

    我们创建了一个匿名类,实现了setOnClickListener接口。当用户点击按钮时会触发它的onClick方法。


    2

    多线程

    Java中的多线程能够同时执行多个线程。线程是轻量级的子进程,也是处理的最小单位。使用多线程的主要目的是最大化CPU的使用率。我们使用多线程而不是多进程,因为线程更轻量化,也可以共享同一个进程内的内存空间。多线程用来实现多任务。

    线程的生命周期

    Java程序员必需掌握的 4 大基础

    如上图所示,线程的生命周期主要有5个状态。我们来依次解释每个状态。

    1. New:创建线程的实例后,它会进入new状态,这是第一个状态,但线程还没有准备好运行。
    2. Runanble:调用线程类的start()方法,状态就会从new变成Runnable,意味着线程可以运行了,但实际上什么时候开始运行,取决于Java线程调度器,因为调度器可能在忙着执行其他线程。线程调度器会以FIFO(先进先出)的方式从线程池中挑选一个线程。
    3. Blocked:有很多情况会导致线程变成blocked状态,如等待I/O操作、等待网络连接等。此外,优先级较高的线程可以将当前运行的线程变成blocked状态。
    4. Waiting:线程可以调用wait()进入waiting状态。当其他线程调用notify()时,它将回到runnable状态。
    5. Terminated:start()方法退出时,线程进入terminated状态。

    为什么使用多线程?

    使用线程可以让Java应用程序同时做多件事情,从而加快运行速度。用技术术语来说,线程可以帮你在Java程序中实现并行操作。由于现代CPU非常快,还可能包含多个核心,因此仅有一个线程就没办法使用所有的核心。

    需要记住的要点

    • 多线程可以更好地利用CPU。
    • 提高响应性,提高用户体验
    • 减少响应时间
    • 同时为多个客户端提供服务

    创建线程的方法主要有两种:

    1. 扩展 Thread
    2. 实现Runnable接口

    通过扩展Thread类来创建线程

    创建一个类扩展Thread类。该类应当重载Thread类中的run()方法。线程在run()方法中开始生命周期。我们创建新类的对象,然后调用start()方法开始执行线程。在Thread对象中,start()会调用run()。

    Java程序员必需掌握的 4 大基础

    也可以通过接口创建类。

    下面的代码创建了一个类,实现java.lang.Runnable接口并重载了run()方法。然后我们实例化一个Thread对象,调用该对象的start()方法。

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    Thread类与Runnable接口

    • 扩展Thread类,就无法扩展更多的类,因为Java不允许 多重继承 。多重继承可以通过接口实现。所以最好是使用接口而不是Thread类。
    • 如果扩展Thread类,那么它还包含了一些方法,如yield()、interrupt()等,我们的程序可能用不到。而在Runnable接口中就没有这些排不上用场的方法。


    3

    同步

    同步指的是多线程的同步。 synchronized 的代码块在同一时刻只能被一个线程执行。Java中的同步是个很重要的概念,因为Java是多线程语言,多个线程可以并行执行。在多线程环境中,Java对象的同步,或者说Java类的同步非常重要。

    为什么要同步?

    如果代码在多线程环境下执行,那么在多个线程中共享的对象之间需要同步,以避免破坏状态,或者造成任何不可预料的行为。

    在深入同步的概念之前先来理解一下这个问题。

    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();
     }
    } 

    运行这段代码就会注意到,输出结果非常不稳定,因为没有同步。我们来看看程序的输出。

    输出:

    100 5 200 10 300 15 20 400 500 25  

    Java程序员必需掌握的 4 大基础

    Java程序员必需掌握的 4 大基础

    给printTable()方法加上 synchronized ,那么 synchronized 的方法在执行结束之前不会让其他线程进入。下面的输出结果就非常稳定了。

    输出:

    5 10 15 20 25 100 200 300 400 500  

    类似地,Java的类和对象也可以同步。

    注意: 我们并不一定需要同步整个方法。有时候最好是仅同步方法的一小部分。Java的 synchronized 代码段可以实现这一点。


    4

    序列化

    Java中的序列化是一种机制,可以将对象的状态写入到字节流中。相反的操作叫做反序列化,将字节流转换成对象。

    序列化和反序列化的过程是平台无关的,也就是说,在一个平台上序列化对象,然后可以在另一个平台上反序列化。

    序列化时调用ObjectOutputStream的writeObject()方法,反序列化调用ObjectInputStream类的readObject()方法。

    下图中,Java对象被转换成字节流,然后存储在各种形式的存储中,这个过程叫做序列化。图右侧,内存中的字节流转换成Java对象,这个过程叫作反序列化。

    Java程序员必需掌握的 4 大基础

    为什么要序列化

    显然,创建的Java类在程序执行结束或中止后,对象就销毁了。为了避免这个问题,Java提供了序列化功能,通过它可以将对象存储起来,或者将状态进行持久化,以便稍后使用,或者在其他平台上使用。

    下面的代码演示了该过程。

    Java程序员必需掌握的 4 大基础

    输出:

    Serialized data is saved in Employee.ser file.
     

    输出:

    Serialized data is restored from Employee.ser file
    Name of employee is : Aman
    Salary of employee is : 0 


    需要记住的重点

    1. 如果父类实现了 Serializable 接口,那么子类就不需要实现了,但反过来不一定成立。
    2. 只有非静态数据成员可以在序列化过程中保存下来。
    3. 静态数据成员和临时数据成员不会在序列化过程中保存下来。所以,如果不想保存某个非静态数据成员,则可以将其设置为 transient
    4. 反序列化过程中不会调用对象的构造函数。
    5. 关联对象必须实现 Serializable 接口。

    5

    总结

    1、首先我们解释了匿名类,以及用途和使用方法。

    2、其次我们讨论了Java中的多线程,线程的生命周期,以及用途。

    3、同步只允许一个线程进入同步的方法或代码块去访问资源,其他线程必须在队列中等待。

    4、序列化就是存储对象状态供以后使用的过程。

    文章来源:智云一二三科技

    文章标题:Java程序员必需掌握的 4 大基础

    文章地址:https://www.zhihuclub.com/183841.shtml

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