Java必须掌握的 4 大基础

前言：

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：

• 扩展已有的类（可以是抽象类，也可以是具体类）
• 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。

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？

// 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.

• 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：

• 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。
• 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

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。

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。
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。
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。
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。
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：

• 扩展Thread类
• 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()。

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。

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

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();
  }
}

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。

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。

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();
      } 
  }
}

输出：

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());
  }
}

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

• 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。
• 只有非静态数据成员可以在序列化过程中保存下来。
• 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。
• 反序列化过程中不会调用对象的构造函数。
• 关联对象必须实现Serializable接口。

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。

到此这篇关于Java必须掌握的 4 大基础的文章就介绍到这了,更多相关Java 4 大基础内容请搜索服务器之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持服务器之家！

原文链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/148491118