Java必須掌握的 4 大基礎(chǔ)

更新時(shí)間：2021年09月30日 14:34:00 作者：里奧ii

我們一直在學(xué)習(xí)Java，但Java中總有一些概念含混不清，不論是對(duì)初級(jí)還是高級(jí)程序員都是如此。所以，這篇文章的目的就是弄清楚這些概念,需要的小伙伴可以參考以下喲

1. 匿名類

Java匿名類很像局部類或內(nèi)聯(lián)類，只是沒(méi)有名字。我們可以利用匿名類，同時(shí)定義并實(shí)例化一個(gè)類。只有局部類僅被使用一次時(shí)才應(yīng)該這么做。

匿名類不能有顯式定義的構(gòu)造函數(shù)。相反，每個(gè)匿名類都隱含地定義了一個(gè)匿名構(gòu)造函數(shù)。

創(chuàng)建匿名類有兩種方法：

擴(kuò)展已有的類（可以是抽象類，也可以是具體類）
創(chuàng)建接口

理解代碼的最好方法就是先閱讀，所以我們首先來(lái)看看代碼。

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(shù)代碼塊中創(chuàng)建。你也許知道，匿名類可以用接口來(lái)創(chuàng)建，也可以通過(guò)擴(kuò)展抽象或具體的類來(lái)創(chuàng)建。上例中我先創(chuàng)建了一個(gè)接口Football，然后在類的作用域和main()方法內(nèi)實(shí)現(xiàn)了匿名類。Football也可以是抽象類，也可以是與interface并列的頂層類。

Football可以是抽象類，請(qǐng)看下面的代碼。

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(méi)有不帶參數(shù)的構(gòu)造方法怎么辦？我們可以在匿名類中訪問(wèn)類變量嗎？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.

創(chuàng)建匿名類時(shí)可以使用任何構(gòu)造方法。注意這里也使用了構(gòu)造方法的參數(shù)。
匿名類可以擴(kuò)展頂層類，并實(shí)現(xiàn)抽象類或接口。所以，訪問(wèn)控制的規(guī)則依然適用。我們可以訪問(wèn)protected變量，而改成private就不能訪問(wèn)了。
由于上述代碼中擴(kuò)展了Football類，我們不需要重載所有方法。但是，如果它是個(gè)接口或抽象類，那么必須為所有未實(shí)現(xiàn)的方法提供實(shí)現(xiàn)。
匿名類中不能定義靜態(tài)初始化方法或成員接口。
匿名類可以有靜態(tài)成員變量，但它們必須是常量。

匿名類的用途：

更清晰的項(xiàng)目結(jié)構(gòu)：通常我們?cè)谛枰S時(shí)改變某個(gè)類的某些方法的實(shí)現(xiàn)時(shí)使用匿名類。這樣做就不需要在項(xiàng)目中添加新的*.java文件來(lái)定義頂層類了。特別是在頂層類只被使用一次時(shí)，這種方法非常好用。
UI事件監(jiān)聽器：在圖形界面的應(yīng)用程序中，匿名類最常見(jiàn)的用途就是創(chuàng)建各種事件處理器。例如，下述代碼：

button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
             public void onClick(View v) {
                 // your handler code here
             }
         });

我們創(chuàng)建了一個(gè)匿名類，實(shí)現(xiàn)了setOnClickListener接口。當(dāng)用戶點(diǎn)擊按鈕時(shí)會(huì)觸發(fā)它的onClick方法。

2.多線程

Java中的多線程能夠同時(shí)執(zhí)行多個(gè)線程。線程是輕量級(jí)的子進(jìn)程，也是處理的最小單位。使用多線程的主要目的是最大化CPU的使用率。我們使用多線程而不是多進(jìn)程，因?yàn)榫€程更輕量化，也可以共享同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的內(nèi)存空間。多線程用來(lái)實(shí)現(xiàn)多任務(wù)。

線程的生命周期

如上圖所示，線程的生命周期主要有5個(gè)狀態(tài)。我們來(lái)依次解釋每個(gè)狀態(tài)。

New：創(chuàng)建線程的實(shí)例后，它會(huì)進(jìn)入new狀態(tài)，這是第一個(gè)狀態(tài)，但線程還沒(méi)有準(zhǔn)備好運(yùn)行。
Runanble：調(diào)用線程類的start()方法，狀態(tài)就會(huì)從new變成Runnable，意味著線程可以運(yùn)行了，但實(shí)際上什么時(shí)候開始運(yùn)行，取決于Java線程調(diào)度器，因?yàn)檎{(diào)度器可能在忙著執(zhí)行其他線程。線程調(diào)度器會(huì)以FIFO（先進(jìn)先出）的方式從線程池中挑選一個(gè)線程。
Blocked：有很多情況會(huì)導(dǎo)致線程變成blocked狀態(tài)，如等待I/O操作、等待網(wǎng)絡(luò)連接等。此外，優(yōu)先級(jí)較高的線程可以將當(dāng)前運(yùn)行的線程變成blocked狀態(tài)。
Waiting：線程可以調(diào)用wait()進(jìn)入waiting狀態(tài)。當(dāng)其他線程調(diào)用notify()時(shí)，它將回到runnable狀態(tài)。
Terminated：start()方法退出時(shí)，線程進(jìn)入terminated狀態(tài)。

為什么使用多線程？

使用線程可以讓Java應(yīng)用程序同時(shí)做多件事情，從而加快運(yùn)行速度。用技術(shù)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，線程可以幫你在Java程序中實(shí)現(xiàn)并行操作。由于現(xiàn)代CPU非?？欤€可能包含多個(gè)核心，因此僅有一個(gè)線程就沒(méi)辦法使用所有的核心。

需要記住的要點(diǎn)

多線程可以更好地利用CPU。
提高響應(yīng)性，提高用戶體驗(yàn)
減少響應(yīng)時(shí)間
同時(shí)為多個(gè)客戶端提供服務(wù)

創(chuàng)建線程的方法主要有兩種：

擴(kuò)展Thread類
實(shí)現(xiàn)Runnable接口

通過(guò)擴(kuò)展Thread類來(lái)創(chuàng)建線程

創(chuàng)建一個(gè)類擴(kuò)展Thread類。該類應(yīng)當(dāng)重載Thread類中的run()方法。線程在run()方法中開始生命周期。我們創(chuàng)建新類的對(duì)象，然后調(diào)用start()方法開始執(zhí)行線程。在Thread對(duì)象中，start()會(huì)調(diào)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(guò)接口創(chuàng)建類。

下面的代碼創(chuàng)建了一個(gè)類，實(shí)現(xiàn)java.lang.Runnable接口并重載了run()方法。然后我們實(shí)例化一個(gè)Thread對(duì)象，調(diào)用該對(duì)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類與Runnable接口

擴(kuò)展Thread類，就無(wú)法擴(kuò)展更多的類，因?yàn)镴ava不允許多重繼承。多重繼承可以通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)。所以最好是使用接口而不是Thread類。
如果擴(kuò)展Thread類，那么它還包含了一些方法，如yield() 、interrupt()等，我們的程序可能用不到。而在Runnable接口中就沒(méi)有這些排不上用場(chǎng)的方法。

3.同步

同步指的是多線程的同步。synchronized的代碼塊在同一時(shí)刻只能被一個(gè)線程執(zhí)行。Java中的同步是個(gè)很重要的概念，因?yàn)镴ava是多線程語(yǔ)言，多個(gè)線程可以并行執(zhí)行。在多線程環(huán)境中，Java對(duì)象的同步，或者說(shuō)Java類的同步非常重要。

為什么要同步？

如果代碼在多線程環(huán)境下執(zhí)行，那么在多個(gè)線程中共享的對(duì)象之間需要同步，以避免破壞狀態(tài)，或者造成任何不可預(yù)料的行為。

在深入同步的概念之前先來(lái)理解一下這個(gè)問(wèn)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(yùn)行這段代碼就會(huì)注意到，輸出結(jié)果非常不穩(wěn)定，因?yàn)闆](méi)有同步。我們來(lái)看看程序的輸出。

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，那么synchronized的方法在執(zhí)行結(jié)束之前不會(huì)讓其他線程進(jìn)入。下面的輸出結(jié)果就非常穩(wěn)定了。

輸出：

5 10 15 20 25 100 200 300 400 500

類似地，Java的類和對(duì)象也可以同步。

注意：我們并不一定需要同步整個(gè)方法。有時(shí)候最好是僅同步方法的一小部分。Java的synchronized代碼段可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

4.序列化

Java中的序列化是一種機(jī)制，可以將對(duì)象的狀態(tài)寫入到字節(jié)流中。相反的操作叫做反序列化，將字節(jié)流轉(zhuǎn)換成對(duì)象。

序列化和反序列化的過(guò)程是平臺(tái)無(wú)關(guān)的，也就是說(shuō)，在一個(gè)平臺(tái)上序列化對(duì)象，然后可以在另一個(gè)平臺(tái)上反序列化。

序列化時(shí)調(diào)用ObjectOutputStream的writeObject()方法，反序列化調(diào)用ObjectInputStream類的readObject()方法。

下圖中，Java對(duì)象被轉(zhuǎn)換成字節(jié)流，然后存儲(chǔ)在各種形式的存儲(chǔ)中，這個(gè)過(guò)程叫做序列化。圖右側(cè)，內(nèi)存中的字節(jié)流轉(zhuǎn)換成Java對(duì)象，這個(gè)過(guò)程叫作反序列化。

為什么要序列化

顯然，創(chuàng)建的Java類在程序執(zhí)行結(jié)束或中止后，對(duì)象就銷毀了。為了避免這個(gè)問(wèn)題，Java提供了序列化功能，通過(guò)它可以將對(duì)象存儲(chǔ)起來(lái)，或者將狀態(tài)進(jìn)行持久化，以便稍后使用，或者在其他平臺(tái)上使用。

下面的代碼演示了該過(guò)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(diǎn)

如果父類實(shí)現(xiàn)了Serializable接口，那么子類就不需要實(shí)現(xiàn)了，但反過(guò)來(lái)不一定成立。
只有非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員可以在序列化過(guò)程中保存下來(lái)。
靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和臨時(shí)數(shù)據(jù)成員不會(huì)在序列化過(guò)程中保存下來(lái)。所以，如果不想保存某個(gè)非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，則可以將其設(shè)置為transient。
反序列化過(guò)程中不會(huì)調(diào)用對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)。
關(guān)聯(lián)對(duì)象必須實(shí)現(xiàn)Serializable接口。

總結(jié)：