Java必须掌握的 4 大基础

Java必须掌握的 4 大基础

目录1. 匿名类2.多线程3.同步4.序列化

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.");

}

};

phttp://ublic 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：

首先我们解释了匿名类，以及用途和使用方法。

其次我们讨论了Java中的多线程，线程的生命周期，以及用途。

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。

序列化就是存储对象状态供以后使用的过程。

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