Java程序员必需掌握的 4 大基础！

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：

1. 扩展已有的类（可以是抽象类，也可以是具体类）

2. 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.

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 匿名类中不能定义静态初始化方法或成员接口。

5. 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：

1. 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。

2. 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。

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

5. 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();
????????}
????}
}

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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

1. 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。

2. 只有非静态数据成员可以在序列化过程中保存下来。

3. 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。

4. 反序列化过程中不会调用对象的构造函数。

5. 关联对象必须实现Serializable接口。

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。

作者：Himanshu Verma
原文：https://medium.com/swlh/4-things-that-java-developer-thinks-are-most-confusing-complicated-87c2598f33f0
译者：弯月，责编：屠敏，出品：CSDN（ID：CSDNnews）

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