本课程主要帮助学员掌握南京计算机科学A的继承性与多态性、程序设计与分析等技巧,更多资讯请大家仔细阅读下文。
??Java语言介绍 4小时,类与对象 3小时,继承性与多态性 3小时,标准类 3小时,程序设计与分析 3小时,数组与数组表 3小时,递归 3小时,排列与查找 3小时,实验 3小时,真题讲解 12小时
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Java编程思想,Java学习必读经典,不管是初学者还是大牛都值得一读,这里总结书中的重点知识,这些知识不仅经常出现在各大知名公司的笔试面 试过程中,而且在大型项目开发中也是常用的知识,既有简单的概念理解题(比如is-a关系和has-a关系的区别),也有深入的涉及RTTI和JVM底层 反编译知识。
Java中除了static方法和final方法(private方法本质上属于final方法,因为不能被子类访问)之外,其它所有的方法都是动态绑定,这意味着通常情况下,我们不必判定是否应该进行动态绑定—它会自动发生。
构造函数并不具有多态性,它们实际上是static方法,只不过该static声明是隐式的。因此,构造函数不能够被override。
在父类构造函数内部调用具有多态行为的函数将导致无法预测的结果,因为此时子类对象还没初始化,此时调用子类方法不会得到我们想要的结果。
为什么会这样输出?这就要明确掌握Java中构造函数的调用顺序:
(1)在其他任何事物发生之前,将分配给对象的存储空间初始化成二进制0;
(2)调用基类构造函数。从根开始递归下去,因为多态性此时调用子类覆盖后的draw()方法(要在调用RoundGlyph构造函数之前调用),由于步骤1的缘故,我们此时会发现radius的值为0;
(3)按声明顺序调用成员的初始化方法;
(4)最后调用子类的构造函数。
只有非private方法才可以被覆盖,但是还需要密切注意覆盖private方法的现象,这时虽然编译器不会报错,但是也不会按照我们所期望的来执行,即覆盖private方法对子类来说是一个新的方法而非重载方法。因此,在子类中,新方法名最好不要与基类的private方法采取同一名字(虽然没关系,但容易误解,以为能够覆盖基类的private方法)。
Java类中属性域的访问操作都由编译器解析,因此不是多态的。父类和子类的同名属性都会分配不同的存储空间,如下:
Sub子类实际上包含了两个称为field的域,然而在引用Sub中的field时所产生的默认域并非Super版本的field域,因此为了得到Super.field,必须显式地指明super.field。
is-a关系属于纯继承,即只有在基类中已经建立的方法才可以在子类中被覆盖,如下图所示:
基类和子类有着完全相同的接口,这样向上转型时永远不需要知道正在处理的对象的确切类型,这通过多态来实现。
is-like-a关系:子类扩展了基类接口。它有着相同的基本接口,但是他还具有由额外方法实现的其他特性。
缺点就是子类中接口的扩展部分不能被基类访问,因此一旦向上转型,就不能调用那些新方法。
Java是如何让我们在运行时识别对象和类的信息的,主要有两种方式(还有辅助的第三种方式,见下描述):
Shape s = (Shape)s1;
Class.forName()
。
instanceof
,它返回一个bool值,它保持了类型的概念,它指的是“你是这个类吗?或者你是这个类的派生类吗?”。而如果用==或equals比较实际的Class对象,就没有考虑继承—它或者是这个确切的类型,或者不是。
要理解RTTI在Java中的工作原理,首先必须知道类型信息在运行时是如何表示的,这项工作是由称为Class对象
的特殊对象完成的,它包含了与类有关的信息。Java送Class对象来执行其RTTI,使用类加载器的子系统实现。
无论何时,只要你想在运行时使用类型信息,就必须首先获得对恰当的Class对象的引用,获取方式有三种:
(1)如果你没有持有该类型的对象,则Class.forName()
就是实现此功能的便捷途,因为它不需要对象信息;
(2)如果你已经拥有了一个感兴趣的类型的对象,那就可以通过调用getClass()
方法来获取Class引用了,它将返回表示该对象的实际类型的Class引用。Class包含很有有用的方法,比如:
(3)Java还提供了另一种方法来生成对Class对象的引用,即使用类字面常量。比如上面的就像这样:FancyToy.class;
来引用。
这样做不仅更简单,而且更安全,因为它在编译时就会受到检查(因此不需要置于try语句块中),并且它根除了对forName方法的引用,所以也更高效。类字面常量不仅可以应用于普通的类,也可以应用于接口、数组以及基本数据类型。
注意:当使用“.class”来创建对Class对象的引用时,不会自动地初始化该Class对象,初始化被延迟到了对静态方法(构造器隐式的是静态的)或者非final静态域(注意final静态域不会触发初始化操作)进行首次引用时才执行:。而使用Class.forName时会自动的初始化。
为了使用类而做的准备工作实际包含三个步骤:
- 加载:由类加载器执行。查找字节码,并从这些字节码中创建一个Class对象
- 链接:验证类中的字节码,为静态域分配存储空间,并且如果必需的话,将解析这个类创建的对其他类的所有引用。
- 初始化:如果该类具有超类,则对其初始化,执行静态初始化器和静态初始化块。
这一点非常重要,下面通过一个实例来说明这两者的区别:
可以突破这个限制吗?是的,突破它的就是反射机制。
Class
类与java.lang.reflect
类库一起对反射的概念进行了支持,该类库包含了Field
、Method
以及Constructor
类(每个类都实现了Member
接口)。这些类型的对象是由JVM在运行时创建的,用以表示未知类里对应的成员。这样你就可以使用Constructor
创建新的对象,用get()/set()
方法读取和修改与Field
对象关联的字段,用invoke()
方法调用与Method
对象关联的方法。另外,还可以调用getFields()、getMethods()和getConstructors()
等很便利的方法,以返回表示字段、方法以及构造器的对象的数组。这样,匿名对象的类信息就能在运行时被完全确定下来,而在编译时不需要知道任何事情。
当通过反射与一个未知类型的对象打交道时,JVM只是简单地检查这个对象,看它属于哪个特定的类(就像RTTI那样),在用它做其他事情之前必须先加载那个类的Class
对象,因此,那个类的.class
文件对于JVM来说必须是可获取的:要么在本地机器上,要么可以通过网络取得。所以RTTI与反射之间真正的区别只在于:对RTTI来说,编译器在编译时打开和检查.class文件(也就是可以用普通方法调用对象的所有方法);而对于反射机制来说,.class文件在编译时是不可获取的,所以是在运行时打开和检查.class文件。
下面的例子是用反射机制打印出一个类的所有方法(包括在基类中定义的方法):
在任何时刻,只要你想要将额外的操作从“实际”对象中分离到不同的地方,特别是当你希望能够很容易地做出修改,从没有使用额外操作转为使用这些操作,或者 反过来时,代理就显得很有用(设计模式的关键是封装修改)。例如,如果你希望跟踪对某个类中方法的调用,或者希望度量这些调用的开销,那么你应该怎样做 呢?这些代码肯定是你不希望将其合并到应用中的代码,因此代理使得你可以很容易地添加或移除它们。
Java的动态代理比代理的思想更向前迈进了一步,因为它可以动态地创建代理并动态地处理对所代理方法的调用。
Java虚拟机中有许多附加技术用以提升速度,尤其是与加载器操作相关的,被称为“即时”(Just-In-Time,JIT)编译器的技术。这种技术可以把程序全部或部分翻译成本地机器码(这本来是JVM的工作),程序运行速度因此得以提升。当需要装载某个类时,编译器会先找到其.class文件,然后将该类的字节码装入内存。此时,有两种方案可供选择:
(1)一种就是让即时编译器编译所有代码。但这种做法有两个缺陷:这种加载动作散落在整个程序生命周期内,累加起来要花更多时间;并且会增加可执行代码的长度(字节码要比即时编译器展开后的本地机器码小很多),这将导致页面调度,从而降低程序速度。
(2)另一种做法称为惰性评估(lazy evaluation),意思是即时编译器只在必要的时候才编译代码,这样,从不会被执行的代码也许就压根不会被JIT所编译。新版JDK中的Java HotSpot技术就采用了类似方法,代码每次被执行的时候都会做一些优化,所以执行的次数越多,它的速度就越快。
在最近的Java版本中,虚拟机(特别是hotspot技术)能自动侦测这些情况,并颇为“明智”地决定是否嵌入一个final 方法。然而,最好还是不要完全相信编译器能正确地作出所有判断。通常,只有在方法的代码量非常少,或者想明确禁止方法被覆盖的时候,才应考虑将一个方法设为final。
类内所有private 方法都自动成为final。由于我们不能访问一个private 方法,所以它绝对不会被其他方法覆盖(若强行这样做,编译器会给出错误提示)。可为一个private方法添加final指示符,但却不能为那个方法提供任何额外的含义。
为什么需要内部类? — 主要是解决了多继承的问题,继承具体或抽象类
考虑这样一种情形:如果必须在一个类中以某种方式实现两个接口。由于接口的灵活性,你有两种选择:使用单一类或者使用内部类。但如果拥有的是抽象的类或具体的类,而不是接口,那就只能使用内部类才能实现多重继承。
使用内部类,还可以获得其他一些特性:
- 内部类可以有多个实例,每个实例都有自己的状态信息,并且与其外围类对象的信息相互独立。
- 在单个外围类中,可以让多个内部类以不同的方式实现同一个接口或继承同一个类。
- 创建内部类对象的时刻并不依赖于外围类对象的创建。
- 内部类并没有令人迷惑的is-a关系,它就是一个独立的实体。
StringBuilder
操作(javap -c class字节码文件名
命令
查看具体优化过程)。这让你觉得可以随意使用String对象,反正编译器会为你自动地优化性能。但编译器能优化到什么程度还不好说,不一定能优化到使用StringBuilder代替String相同的效果。比如:可以发现,StringBuilder是在循环之内构造的,这意味着每经过循环一次,就会创建一个新的StringBuilder对象。
可以看到,不仅循环部分的代码更简短、更简单,而且它只生成了一个StringBuilder对象。显式的创建StringBuilder还允许你预先为其指定大小。如果你已经知道最终的字符串大概有多长,那预先指定StringBuilder的大小可以避免多次重新分配缓冲。
因此,当你为一个类重写toString()方法时,如果字符串操作比较简单,那就可以信赖编译器,它会为你合理地构造最终的字符串结果。但是,如果你要 在toString()方法中使用循环,那么最好自己创建一个StringBuilder对象,用它来构造最终的结果。
当我们对序列化进行控制时,可能某个特定子对象不想让Java序列化机制自动保存与恢复。如果子对象表示的是我们不希望将其序列化的敏感信息(如密 码),通常会面临这种情况。即使对象中的这些信息是private属性,一经序列化处理,人们就可以通过读取文件或者拦截网络传输的方式来访问到它。有两 种办法可以防止对象的敏感部分被序列化:
两者在反序列化时的区别:
对Serializable对象反序列化时,由于Serializable对象完全以它存储的二进制位为基础来构造,因此并不会调用任何构造函数,因此Serializable类无需默认构造函数,但是当Serializable类的父类没有实现Serializable接口时,反序列化过程会调用父类的默认构造函数,因此该父类必需有默认构造函数,否则会抛异常。
- 对Externalizable对象反序列化时,会先调用类的不带参数的构造方法,这是有别于默认反序列方式的。如果把类的不带参数的构造方法删除,或者把该构造方法的访问权限设置为private、默认或protected级别,会抛出java.io.InvalidException: no valid
-
Externalizable的替代方法:如果不是特别坚持实现Externalizable接口,那么还有另一种方法。我们可以实现Serializable
接口,并添加writeObject()
和readObject()
的方法。一旦对象被序列化或者重新装配,就会分别调用那两个方法。也就是说,只要提供了这两个方法,就会优先使用它们,而不考虑默认的序列化机制。
这些方法必须含有下列准确的签名:
- 可以用transient
关键字逐个字段地关闭序列化,它的意思是“不用麻烦你保存或恢复数据—我自己会处理的”。由于Externalizable对象在默认情况下不保存它们的任何字段,所以transient关键字只能和Serializable对象一起使用。