Java 4 大基础 Java必须掌握的 4 大基础
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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：
- 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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