2. 关于Java设计模式
身边的很多在看GOF的23种设计模式,似乎学习它无论在学校还是在职场,都成了一种流行风气。我不想列举解释这23种Design Pattern, 我写这些的初衷一直都是谈自己的经历和看法,希望能帮助大家理解。
首先我觉得设计模式只是对一类问题的一种通用解决办法,只要是面向对象的编程预言都可以用得上这23种。理解它们最好的方法就是亲自去写每一种,哪怕是一
个简单的应用就足够了。如果代码实现也记不住的话,记忆它们对应的UML图会是一个比较好的办法,当然前提是必须了解UML。
同时最好能利用Java自身的类库帮助记忆,例如比较常用的观察者模式,在java.util.*有现成的Observer接口和Observable这
个实现类,看看源代码相信就足够理解观察者模式了。再比如装饰器模式,大家只要写几个关于java.io.*的程序就可以完全理解什么是装饰器模式了。有
很多人觉得刚入门的时候不该接触设计模式,比如图灵设计丛书系列很出名的那本《Java设计模式》,作者: Steven John
Metsker,大部分例子老实说令现在的我也很迷惑。但我仍然不同意入门跟学习设计模式有任何冲突,只是我们需要知道每种模式的概念的和典型的应用,这
样我们在第一次编写
FileOutputStream、BufferedReader、PrintWriter的时候就能感觉到原来设计模式离我们如此之近,而且并不是多么
神秘的东西。
另外,在学习某些模式的同时,反而更能帮助我们理解java类库的某些特点。例如当你编写原型(Prototype)模式的时候,你必须了解的是
java.lang.Cloneable这个接口和所有类的基类Object的clone()这个方法。即深copy和浅copy的区别:
Object.clone()默认实现的是浅copy,也就是复制一份对象拷贝,但如果对象包含其他对象的引用,不会复制引用,所以原对象和拷贝共用那个引用的对象。
深copy当然就是包括对象的引用都一起复制啦。这样原对象和拷贝对象,都分别拥有一份引用对象。如果要实现深copy就必须首先实现
java.lang.Cloneable接口,然后重写clone()方法。因为在Object中的clone()方法是protected签名的,而
Cloneable接口的作用就是把protected放大到public,这样clone()才能被重写。
那么又有个问题了?如果引用的对象又引用了其他对象呢?这样一直判断并复制下去,是不是显得很麻烦?曾经有位前辈告诉我的方法是重写clone方法的时候
直接把原对象序列化到磁盘上再反序列化回来,这样不用判断就可以得到一个深copy的结果。如果大家不了解序列化的作法建议看一看
ObjectOutputStream和ObjectInputStream
归根结底,模式只是思想上的东西,把它当成前人总结的经验其实一点都不为过。鼓励大家动手自己去写,例如代理模式,可以简单的写一个Child类,
Adult类。Child要买任何东西由Adult来代理实现。简单来说就是Adult里的buy()内部实际调用的是Child的buy(),可是暴露
在main函数的却是Adult.buy()。这样一个简单的程序就足够理解代理模式的基本含义了。
Java 杂谈(三)
Java 杂谈(三)
这已经笔者写的第三篇Java杂记了,庆幸前两篇一直得到论坛朋友们的支持鼓励,还望大家继续指正不足之处。笔者也一直渴望通过这样方式清醒的自审,来寻找自己技术上的不足之处,希望和共同爱好Java的同仁们一起提高。
前两次分别讲述了关于jvm、jdk、jre、collection、classLoader和一些Design Pattern的自我理解。这次仍然不准备开始过渡到j2ee中,因为觉得还有一些琐碎的j2se的问题没有总结完毕。
1. 关于Object类理解
大家都知道Object是所有Java类的基类, 意味着所有的Java类都会继承了Object的11个方法。建议大家去看看Object的
11个成员函数的源代码,就会知道默认的实现方式。比如equals方法,默认实现就是用"=="来比较,即直接比较内存地址,返回true 或者
false。而toString()方法,返回的串组成方式是??
"getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode())"
其实不用我过多的解释,大家都能看懂这个串的组成。接下来再看看hashCode():
public native int hashCode();
由于是native方法,跟OS的处理方式相关,源代码里仅仅有一个声明罢了。我们有兴趣的话完全可以去深究它的hashCode到底是由OS怎么样产生
的呢?但笔者建议最重要的还是先记住使用它的几条原则吧!首先如果equals()方法相同的对象具有相通的hashCode,但equals
()对象不相通的时候并不保证hashCode()方法返回不同的整数。而且下一次运行同一个程序,同一个对象未必还是当初的那个hashCode()
哦。
其余的方法呢?nofigy()、notifyAll()、clone()、wait()都是native方法的,说明依赖于操作系统的实现。最后一个有
趣的方法是finalize(),类似C++的析构函数,签名是protected,证明只有继承扩展了才能使用,方法体是空的,默示什么也不做。它的作
用据笔者的了解仅仅是通知JVM此对象不再使用,随时可以被销毁,而实际的销毁权还是在于虚拟机手上。那么它真的什么也不做麽?未必,实际上如果是线程对
象它会导致在一定范围内该线程的优先级别提高,导致更快的被销毁来节约内存提高性能。其实从常理来说,我们也可以大概这样猜测出jvm做法的目的。
2. 关于重载hashCode()与Collection框架的关系
笔者曾经听一位搞Java培训多年的前辈说在他看来hashCode方法没有任何意义,仅仅是为了配合证明具有同样的hashCode会导致equals
方法相等而存在的。连有的前辈都犯这样的错误,其实说明它还是满容易被忽略的。那么hashCode()方法到底做什么用?
学过数据结构的课程大家都会知道有一种结构叫hash
table,目的是通过给每个对象分配一个唯一的索引来提高查询的效率。那么Java也不会肆意扭曲改变这个概念,所以hashCode唯一的作用就是为
支持数据结构中的哈希表结构而存在的,换句话说,也就是只有用到集合框架的
Hashtable、HashMap、HashSet的时候,才需要重载hashCode()方法,
这样才能使得我们能人为的去控制在哈希结构中索引是否相等。笔者举一个例子:
曾经为了写一个求解类程序,需要随机列出1,2,3,4组成的不同排列组合,所以笔者写了一个数组类用int[]来存组合结果,然后把随机产生的组合加入
一个HashSet中,就是想利用HashSet不包括重复元素的特点。可是HashSet怎么判断是不是重复的元素呢?当然是通过
hashCode()返回的结果是否相等来判断啦,可做一下这个实验:
int[] A = {1,2,3,4};
int[] B = {1,2,3,4};
System.out.println(A.hashCode());
System.out.println(B.hashCode());
这明明是同一种组合,却是不同的hashCode,加入Set的时候会被当成不同的对象。这个时候我们就需要自己来重写hashCode()方法了,如何
写呢?其实也是基于原始的hashCode(),毕竟那是操作系统的实现, 找到相通对象唯一的标识,实现方式很多,笔者的实现方式是:
首先重写了toString()方法:
return A[0]“+” A[1]“+” A[2]“+” A[3]; //显示上比较直观
然后利用toString()来计算hashCode():
return this.toString().hashCode();
这样上述A和B返回的就都是”1234”,在测试toString().hashCode(),由于String在内存中的副本是一样的,”1234”.hashCode()返回的一定是相同的结果。
说到这,相信大家能理解得比我更好,今后千万不要再误解hashCode()方法的作用。
3. 关于Class类的成员函数与Java反射机制
很早刚接触Java就听很多老师说过Java的动态运行时机制、反射机制等。确实它们都是Java的显著特点,运行时加载笔者在第一篇介绍过了,现在想讲讲反射机制。在Java中,主要是通过java.lang包中的Class类和Method类来实现内存反射机制的。
熟悉C++的人一定知道下面这样在C++中是做不到的:
运行时以字符串参数传递一个类名,就可以得到这个类的所有信息,包括它所有的方法,和方法的详细信息。还可以实例化一个对象,并通过查到的方法名来调用该
对象的任何方法。这是因为Java的类在内存中除了C++中也有的静态动态数据区之外,还包括一份对类自身的描述,也正是通过这描述中的信息,才能帮助我
们才运行时读取里面的内容,得到需要加载目标类的所有信息,从而实现反射机制。大家有没有想过当我们需要得到一个JavaBean的实例的时候,怎么知道
它有哪些属性呢?再明显简单不过的例子就是自己写一个JavaBean的解析器:
a. 通过Class.forName(“Bean的类名”)得到Class对象,例如叫ABeanClass
b. 通过ABeanClass的getMethods()方法,得到Method[]对象
c. 按照规范所有get方法名后的单词就代表着该Bean的一个属性
d. 当已经知道一个方法名,可以调用newInstance()得到一个实例,然后通过invoke()方法将方法的名字和方法需要用的参数传递进去,就可以动态调用此方法。
当然还有更复杂的应用,这里就不赘述,大家可以参考Class类和Method类的方法。
4. 坦言Synchronize的本质
Synchronize大家都知道是同步、加锁的意思,其实它的本质远没有大家想得那么复杂。声明Synchronize的方法被调用的时候,锁其实是加
载对象上,当然如果是静态类则是加在类上的锁,调用结束锁被解除。它的实现原理很简单,仅仅是不让第二把锁再次被加在同一个对象或类上,仅此而已。一个简
单的例子足以说明问题:
class A{
synchronized void f(){}
void g(){}
}
当A的一个对象a被第一个线程调用其f()方法的时候,第二个线程不能调用a的synchronized方法例如f(),因为那是在试图在对象上加第二把锁。但调用g()却是可以的,因为并没有在同一对象上加两把锁的行为产生。
这样大家能理解了麽?明白它的原理能更好的帮助大家设计同步机制,不要滥用加锁。
PS:下篇笔者计划开始对J2ee接触到的各个方面来进行总结,谈谈自己的经验和想法。希望大家还能一如既往的支持笔者写下去,指正不足之处。
Java杂谈(四)
不知不觉已经写到第四篇了,论坛里面不断的有朋友鼓励我写下去。坚持自己的作风,把一切迷惑不容易理清楚的知识讲出来,讲到大家都能听懂,那么自己就真的
懂了。最近在公司实习的时候Trainer跟我讲了很多经典事迹,对还未毕业的我来说是笔不小的财富,我自己的信念是:人在逆境中成长的速度要远远快过顺
境中,这样来看一切都能欣然接受了。
好了,闲话不说了,第三篇讲的是反射机制集合框架之类的,这次打算讲讲自己对反序列化和多线程的理解。希望能对大家学习Java起到帮助??
1.关于序列化和反序列化
应该大家都大概知道Java中序列化和反序列化的意思,序列化就是把一个Java对象转换成二进制进行磁盘上传输或者网络流的传输,反序列化的意思就是把
这个接受到的二进制流重新组装成原来的对象逆过程。它们在Java中分别是通过ObjectInputStream和
ObjectInputStream这两个类来实现的(以下分别用ois和oos来简称)。
oos的writeObject()方法用来执行序列化的过程,ois的readObject()用来执行反序列化的过程,在传输二进制流之前,需要讲这
两个高层流对象连接到同一个Channel上,这个Channel可以是磁盘文件,也可以是socket底层流。所以无论用哪种方式,底层流对象都是以构
造函数参数的形式传递进oos和ois这两个高层流,连接完毕了才可以进行二进制数据传输的。例子:
可以是文件流通道
file = new File(“C:/data.dat”);
oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));
ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
或者网络流通道
oos = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
ois = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
不知道大家是否注意到oos总是在ois之前定义,这里不希望大家误解这个顺序是固定的么?回答是否定的,那么有顺序要求么?回答是肯定的。原则是什么呢?
原则是互相对接的输入/输出流之间必须是output流先初始化然后再input流初始化,否则就会抛异常。大家肯定会问为什么?只要稍微看一看这两个类
的源代码文件就大概知道了,output流的任务很简单,只要把对象转换成二进制往通道中写就可以了,但input流需要做很多准备工作来接受并最终重组
这个Object,所以ObjectInputStream的构造函数中就需要用到output初始化发送过来的header信息,这个方法叫做
readStreamHeader(),它将会去读两个Short值用于决定用多大的缓存来存放通道发送过来的二进制流,这个缓存的size因jre的版
本不同是不一样的。所以output如果不先初始化,input的构造函数首先就无法正确运行。
对于上面两个例子,第一个顺序是严格的,第二个因为oos和ois连接的已经不是对方了,而是socket另外一端的流,需要严格按照另外一方对接的output流先于对接的input流打开才能顺利运行。
这个writeObject和readObject本身就是线程安全的,传输过程中是不允许被并发访问的。所以对象能一个一个接连不断的传过来,有很多人
在运行的时候会碰到EOFException,
然后百思不得其解,去各种论坛问解决方案。其实笔者这里想说,这个异常不是必须声明的,也就是说它虽然是异常,但其实是正常运行结束的标志。EOF表示读
到了文件尾,发送结束自然连接也就断开了。如果这影响到了你程序的正确性的话,请各位静下心来看看自己程序的业务逻辑,而不要把注意力狭隘的聚集在发送和
接受的方法上。因为笔者也被这样的bug困扰了1整天,被很多论坛的帖子误解了很多次最后得出的教训。如果在while循环中去readObject,本
质上是没有问题的,有对象数据来就会读,没有就自动阻塞。那么抛出EOFException一定是因为连接断了还在继续read,什么原因导致连接断了
呢?一定是业务逻辑哪里存在错误,比如NullPoint、
ClassCaseException、ArrayOutofBound,即使程序较大也没关系,最多只要单步调适一次就能很快发现bug并且解决它。
难怪一位程序大师说过:解决问题90%靠经验,5%靠技术,剩下5%靠运气!真是金玉良言,笔者大概查阅过不下30篇讨论在while循环中使用
readObject抛出EOFExceptionde
的帖子,大家都盲目的去关注解释这个名词、反序列化的行为或反对这样写而没有一个人认为EOF是正确的行为,它其实很老实的在做它的事情。为什么大家都忽
略了真正出错误的地方呢?两个字,经验!
2.关于Java的多线程编程
关于Java的线程,初学或者接触不深的大概也能知道一些基本概念,同时又会很迷惑线程到底是怎么回事?如果有人认为自己已经懂了不妨来回答下面的问题:
a. A对象实现Runnable接口,A.start()运行后所谓的线程对象是谁?是A么?
b. 线程的wait()、notify()方法到底是做什么时候用的,什么时候用?
c. 为什么线程的suspend方法会被标注过时,不推荐再使用,线程还能挂起么?
d.
为了同步我们会对线程方法声明Synchronized来加锁在对象上,那么如果父类的f()方法加了Synchronized,子类重写f()方法必须
也加Synchronized么?如果子类的f()方法重写时声明Synchronized并调用super.f(),那么子类对象上到底有几把锁呢?会
因为竞争产生死锁么?
呵呵,各位能回答上来几道呢?如果这些都能答上来,说明对线程的概念还是满清晰的,虽说还远远不能算精通。笔者这里一一做回答,碍于篇幅的原因,笔者尽量说得简介一点,如果大家有疑惑的欢迎一起讨论。
首先第一点,线程跟对象完全是两回事,虽然我们也常说线程对象。但当你用run()和start()来启动一个线程之后,线程其实跟这个继承了
Thread或实现了Runnable的对象已经没有关系了,对象只能算内存中可用资源而对象的方法只能算内存正文区可以执行的代码段而已。既然是资源和
代码段,另外一个线程当然也可以去访问,main函数执行就至少会启动两个线程,一个我们称之为主线程,还一个是垃圾收集器的线程,主线程结束就意味着程
序结束,可垃圾收集器线程很可能正在工作。
第二点,wait()和sleep()类似,都是让线程处于阻塞状态暂停一段时间,不同之处在于wait会释放当前线程占有的所有的锁,而
sleep不会。我们知道获得锁的唯一方法是进入了Synchronized保护代码段,所以大家会发现只有Synchronized方法中才会出现
wait,直接写会给警告没有获得当前对象的锁。所以notify跟wait配合使用,notify会重新把锁还给阻塞的线程重而使其继续执行,当有多个
对象wait了,notify不能确定唤醒哪一个,必经锁只有一把,所以一般用notifyAll()来让它们自己根据优先级等竞争那唯一的一把锁,竞争
到的线程执行,其他线程只要继续wait。
从前Java允许在一个线程之外把线程挂起,即调用suspend方法,这样的操作是极不安全的。根据面向对象的思想每个对象必须对自己的行为负责,而对
自己的权力进行封装。如果任何外步对象都能使线程被挂起而阻塞的话,程序往往会出现混乱导致崩溃,所以这样的方法自然是被毙掉了啦。
最后一个问题比较有意思,首先回答的是子类重写f()方法可以加Synchronized也可以不加,如果加了而且还内部调用了super.f
()的话理论上是应该对同一对象加两把锁的,因为每次调用Synchronized方法都要加一把,调用子类的f首先就加了一把,进入方法内部调用父类的
f又要加一把,加两把不是互斥的么?那么调父类f加锁不就必须永远等待已经加的锁释放而造成死锁么?实际上是不会的,这个机制叫重进入,当父类的f方法试
图在本对象上再加一把锁的时候,因为当前线程拥有这个对象的锁,也可以理解为开启它的钥匙,所以同一个线程在同一对象上还没释放之前加第二次锁是不会出问
题的,这个锁其实根本就没有加,它有了钥匙,不管加几把还是可以进入锁保护的代码段,畅通无阻,所以叫重进入,我们可以简单认为第二把锁没有加上去。
总而言之,Synchronized的本质是不让其他线程在同一对象上再加一把锁。
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