Java程序员必需掌握的 4 大基础

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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。

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?

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

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()

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。

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

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

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

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。

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

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。

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。