Java程序員必需掌握的4大基礎！
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序員都是如此。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、多線程、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，同時定義并實例化一個類。只有局部類僅被使用一次時才應該這么做。
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：
- 擴展已有的類（可以是抽象類，也可以是具體類）
- 創建接口
理解代碼的最好方法就是先閱讀，所以我們首先來看看代碼。
- 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代碼塊中創建。你也許知道，匿名類可以用接口來創建，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接口Football，然后在類的作用域和main()方法內實現了匿名類。Football也可以是抽象類，也可以是與interface并列的頂層類。
Football可以是抽象類，請看下面的代碼。
- 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類沒有不帶參數的構造方法怎么辦？我們可以在匿名類中訪問類變量嗎？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.
- 創建匿名類時可以使用任何構造方法。注意這里也使用了構造方法的參數。
- 匿名類可以擴展頂層類，并實現抽象類或接口。所以，訪問控制的規則依然適用。我們可以訪問protected變量，而改成private就不能訪問了。
- 由于上述代碼中擴展了Football類，我們不需要重載所有方法。但是，如果它是個接口或抽象類，那么必須為所有未實現的方法提供實現。
- 匿名類中不能定義靜態初始化方法或成員接口。
- 匿名類可以有靜態成員變量，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：在圖形界面的應用程序中，匿名類最常見的用途就是創建各種事件處理器。例如，下述代碼：
- 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接口。當用戶點擊按鈕時會觸發它的onClick方法。
2. 多線程
Java中的多線程能夠同時執行多個線程。線程是輕量級的子進程，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程，因為線程更輕量化，也可以共享同一個進程內的內存空間。多線程用來實現多任務。
線程的生命周期
如上圖所示，線程的生命周期主要有5個狀態。我們來依次解釋每個狀態。
- New：創建線程的實例后，它會進入new狀態，這是第一個狀態，但線程還沒有準備好運行。
- Runanble：調用線程類的start()方法，狀態就會從new變成Runnable，意味著線程可以運行了，但實際上什么時候開始運行，取決于Java線程調度器，因為調度器可能在忙著執行其他線程。線程調度器會以FIFO（先進先出）的方式從線程池中挑選一個線程。
3. Blocked：有很多情況會導致線程變成blocked狀態，如等待I/O操作、等待網絡連接等。此外，優先級較高的線程可以將當前運行的線程變成blocked狀態。
4. Waiting：線程可以調用wait()進入waiting狀態。當其他線程調用notify()時，它將回到runnable狀態。
5. Terminated：start()方法退出時，線程進入terminated狀態。
為什么使用多線程？
使用線程可以讓Java應用程序同時做多件事情，從而加快運行速度。用技術術語來說，線程可以幫你在Java程序中實現并行操作。由于現代CPU非常快，還可能包含多個核心，因此僅有一個線程就沒辦法使用所有的核心。
需要記住的要點
- 多線程可以更好地利用CPU。
- 提高響應性，提高用戶體驗
- 減少響應時間
- 同時為多個客戶端提供服務
創建線程的方法主要有兩種：
- 擴展Thread類
- 實現Runnable接口
通過擴展Thread類來創建線程
創建一個類擴展Thread類。該類應當重載Thread類中的run()方法。線程在run()方法中開始生命周期。我們創建新類的對象，然后調用start()方法開始執行線程。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();
- }
- }
- }
也可以通過接口創建類。
下面的代碼創建了一個類，實現java.lang.Runnable接口并重載了run()方法。然后我們實例化一個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();
- }
- }
- }
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Thread類與Runnable接口
- 擴展Thread類，就無法擴展更多的類，因為Java不允許多重繼承。多重繼承可以通過接口實現。所以最好是使用接口而不是Thread類。
- 如果擴展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接口中就沒有這些排不上用場的方法。
3. 同步
同步指的是多線程的同步。synchronized的代碼塊在同一時刻只能被一個線程執行。Java中的同步是個很重要的概念，因為Java是多線程語言，多個線程可以并行執行。在多線程環境中，Java對象的同步，或者說Java類的同步非常重要。
為什么要同步？
如果代碼在多線程環境下執行，那么在多個線程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) {
- tthis.t = t;
- }
- public void run() {
- t.printTable(5);
- }
- }
- class MyThread2 extends Thread {
- Table t;
- MyThread2(Table t) {
- tthis.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();
- }
- }
運行這段代碼就會注意到，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的方法在執行結束之前不會讓其他線程進入。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：我們并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代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字節流中。相反的操作叫做反序列化，將字節流轉換成對象。
序列化和反序列化的過程是平臺無關的，也就是說，在一個平臺上序列化對象，然后可以在另一個平臺上反序列化。
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對象被轉換成字節流，然后存儲在各種形式的存儲中，這個過程叫做序列化。圖右側，內存中的字節流轉換成Java對象，這個過程叫作反序列化。
為什么要序列化
顯然，創建的Java類在程序執行結束或中止后，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，以便稍后使用，或者在其他平臺上使用。
下面的代碼演示了該過程。
- 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
- 如果父類實現了Serializable接口，那么子類就不需要實現了，但反過來不一定成立。
- 只有非靜態數據成員可以在序列化過程中保存下來。
- 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。
- 反序列化過程中不會調用對象的構造函數。
- 關聯對象必須實現Serializable接口。
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中的多線程，線程的生命周期，以及用途。
3、同步只允許一個線程進入同步的方法或代碼塊去訪問資源，其他線程必須在隊列中等待。
4、序列化就是存儲對象狀態供以后使用的過程。
