Java程式設計師必需掌握的 4 大基礎！

  • 2019 年 12 月 17 日
  • 筆記

大概每個人在學生時代開始就使用Java了，我們一直在學習Java，但Java中總有一些概念含混不清，不論是對初級還是高級程式設計師都是如此。所以，這篇文章的目的就是弄清楚這些概念。

讀完本文你會對這些概念有更深入的了解，還能弄清楚一切灰色的東西。在本書中，我們將討論匿名內聯類、多執行緒、同步和序列化。

1

匿名類

Java匿名類很像局部類或內聯類，只是沒有名字。我們可以利用匿名類，同時定義並實例化一個類。只有局部類僅被使用一次時才應該這麼做。

匿名類不能有顯式定義的構造函數。相反，每個匿名類都隱含地定義了一個匿名構造函數。

創建匿名類有兩種方法：

  1. 擴展已有的類（可以是抽象類，也可以是具體類）
  2. 創建介面

理解程式碼的最好方法就是先閱讀，所以我們首先來看看程式碼。

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();      }  }

匿名類可以在類和函數程式碼塊中創建。你也許知道，匿名類可以用介面來創建，也可以通過擴展抽象或具體的類來創建。上例中我先創建了一個介面Football，然後在類的作用域和main()方法內實現了匿名類。Football也可以是抽象類，也可以是與interface並列的頂層類。

Football可以是抽象類，請看下面的程式碼。

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

匿名類不僅可以是抽象類，還可以是具體類。

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

如果Football類沒有不帶參數的構造方法怎麼辦？我們可以在匿名類中訪問類變數嗎？我們需要在匿名類中重載所有方法嗎？

// 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.
  1. 創建匿名類時可以使用任何構造方法。注意這裡也使用了構造方法的參數。
  2. 匿名類可以擴展頂層類，並實現抽象類或介面。所以，訪問控制的規則依然適用。我們可以訪問protected變數，而改成private就不能訪問了。
  3. 由於上述程式碼中擴展了Football類，我們不需要重載所有方法。但是，如果它是個介面或抽象類，那麼必須為所有未實現的方法提供實現。
  4. 匿名類中不能定義靜態初始化方法或成員介面。
  5. 匿名類可以有靜態成員變數，但它們必須是常量。

匿名類的用途：

  1. 更清晰的項目結構：通常我們在需要隨時改變某個類的某些方法的實現時使用匿名類。這樣做就不需要在項目中添加新的*.java文件來定義頂層類了。特別是在頂層類只被使用一次時，這種方法非常好用。
  2. UI事件監聽器：在圖形介面的應用程式中，匿名類最常見的用途就是創建各種事件處理器。例如，下述程式碼：
button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {               public void onClick(View v) {                   // your handler code here               }           });

我們創建了一個匿名類，實現了setOnClickListener介面。當用戶點擊按鈕時會觸發它的onClick方法。

2

多執行緒

Java中的多執行緒能夠同時執行多個執行緒。執行緒是輕量級的子進程，也是處理的最小單位。使用多執行緒的主要目的是最大化CPU的使用率。我們使用多執行緒而不是多進程，因為執行緒更輕量化，也可以共享同一個進程內的記憶體空間。多執行緒用來實現多任務。

執行緒的生命周期

如上圖所示，執行緒的生命周期主要有5個狀態。我們來依次解釋每個狀態。

  1. New：創建執行緒的實例後，它會進入new狀態，這是第一個狀態，但執行緒還沒有準備好運行。
  2. Runanble：調用執行緒類的start()方法，狀態就會從new變成Runnable，意味著執行緒可以運行了，但實際上什麼時候開始運行，取決於Java執行緒調度器，因為調度器可能在忙著執行其他執行緒。執行緒調度器會以FIFO（先進先出）的方式從執行緒池中挑選一個執行緒。
  3. Blocked：有很多情況會導致執行緒變成blocked狀態，如等待I/O操作、等待網路連接等。此外，優先順序較高的執行緒可以將當前運行的執行緒變成blocked狀態。
  4. Waiting：執行緒可以調用wait()進入waiting狀態。當其他執行緒調用notify()時，它將回到runnable狀態。
  5. Terminated：start()方法退出時，執行緒進入terminated狀態。

為什麼使用多執行緒？

使用執行緒可以讓Java應用程式同時做多件事情，從而加快運行速度。用技術術語來說，執行緒可以幫你在Java程式中實現並行操作。由於現代CPU非常快，還可能包含多個核心，因此僅有一個執行緒就沒辦法使用所有的核心。

需要記住的要點

創建執行緒的方法主要有兩種：

  1. 擴展Thread類
  2. 實現Runnable介面

通過擴展Thread類來創建執行緒

創建一個類擴展Thread類。該類應當重載Thread類中的run()方法。執行緒在run()方法中開始生命周期。我們創建新類的對象，然後調用start()方法開始執行執行緒。在Thread對象中，start()會調用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();          }      }  }

也可以通過介面創建類。

下面的程式碼創建了一個類，實現java.lang.Runnable介面並重載了run()方法。然後我們實例化一個Thread對象，調用該對象的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();          }      }  }

關注微信公眾號：Java技術棧，在後台回復：多執行緒，可以獲取我整理的 N 篇最新多執行緒教程，都是乾貨。

Thread類與Runnable介面

3

同步

同步指的是多執行緒的同步。synchronized的程式碼塊在同一時刻只能被一個執行緒執行。Java中的同步是個很重要的概念，因為Java是多執行緒語言，多個執行緒可以並行執行。在多執行緒環境中，Java對象的同步，或者說Java類的同步非常重要。

為什麼要同步？

如果程式碼在多執行緒環境下執行，那麼在多個執行緒中共享的對象之間需要同步，以避免破壞狀態，或者造成任何不可預料的行為。

在深入同步的概念之前先來理解一下這個問題。

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();      }  }

運行這段程式碼就會注意到，輸出結果非常不穩定，因為沒有同步。我們來看看程式的輸出。

輸出：

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();      }  }

給printTable()方法加上synchronized，那麼synchronized的方法在執行結束之前不會讓其他執行緒進入。下面的輸出結果就非常穩定了。

輸出：

5 10 15 20 25 100 200 300 400 500

類似地，Java的類和對象也可以同步。

注意：我們並不一定需要同步整個方法。有時候最好是僅同步方法的一小部分。Java的synchronized程式碼段可以實現這一點。

4

序列化

Java中的序列化是一種機制，可以將對象的狀態寫入到位元組流中。相反的操作叫做反序列化，將位元組流轉換成對象。

序列化和反序列化的過程是平台無關的，也就是說，在一個平台上序列化對象，然後可以在另一個平台上反序列化。

序列化時調用ObjectOutputStream的writeObject()方法，反序列化調用ObjectInputStream類的readObject()方法。

下圖中，Java對象被轉換成位元組流，然後存儲在各種形式的存儲中，這個過程叫做序列化。圖右側，記憶體中的位元組流轉換成Java對象，這個過程叫作反序列化。

為什麼要序列化

顯然，創建的Java類在程式執行結束或中止後，對象就銷毀了。為了避免這個問題，Java提供了序列化功能，通過它可以將對象存儲起來，或者將狀態進行持久化，以便稍後使用，或者在其他平台上使用。

下面的程式碼演示了該過程。

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();          }      }  }

輸出：

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());      }  }

輸出：

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

需要記住的重點

  1. 如果父類實現了Serializable介面，那麼子類就不需要實現了，但反過來不一定成立。
  2. 只有非靜態數據成員可以在序列化過程中保存下來。
  3. 靜態數據成員和臨時數據成員不會在序列化過程中保存下來。所以，如果不想保存某個非靜態數據成員，則可以將其設置為transient。
  4. 反序列化過程中不會調用對象的構造函數。
  5. 關聯對象必須實現Serializable介面。

5

總結

1、首先我們解釋了匿名類，以及用途和使用方法。

2、其次我們討論了Java中的多執行緒，執行緒的生命周期，以及用途。

3、同步只允許一個執行緒進入同步的方法或程式碼塊去訪問資源，其他執行緒必須在隊列中等待。

4、序列化就是存儲對象狀態供以後使用的過程。

作者：Himanshu Verma

原文：https://medium.com/swlh/4-things-that-java-developer-thinks-are-most-confusing-complicated-87c2598f33f0

譯者：彎月，責編：屠敏，出品：CSDN（ID：CSDNnews）

- END -

Tags:

VirMach 便宜 VPS