Java基础系列之面向对象

2018-11-14  本文已影响0人  6bc9f71c8f0c

在初遇章节我们就谈到过Java是一门面向对象的语言，那么什么是面向对象呢？既然有面向对象语言，是否就有其他的语言？面向对象又能给我么带来什么好处呢？接下来，我们将在这个章节探讨下面向对象。

面向过程和面向对象

在目前的软件开发领域有两种主流的开发方法：结构化开发方法（面向过程）和面向对象开发方法。早期的编程语言C、Basic、Pascal等都是结构化编程语言，随着时代的变迁，软件的发展，人们发现了一种更好的可复用、可扩展和可维护的的方法，即面向对象，代表语言有C++，C#，Ruby，Java等。

面向对象的基本特征

抽象也是面向对象的重要组成之一，但是不是基本特征。抽象是抽取我们当前目标所需要的东西，排除一些无关的信息。

Java面向对象特征

在初遇章节我们就谈过Java的面向对象特征，我们这里再次谈谈Java面向对象特征。

修饰符

this和super

面向对象离不开this和super，这里我们分析下这两个关键字

final修饰符

final用来修饰类、变量、方法表示该类、变量、方法不可改变。

聊聊Lambda表达式

Lambda表达式是Java8新增的一个重要功能，是大家期待已久的，它使得代码更为的简洁、直观，接下来让我们了解下Lambda表达式的功能。

Thread thread = new Thread((Runnable) ()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-run--");
        });

这样写也是可以的

Thread thread = new Thread(()->System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-run--"));

@FunctionalInterface
    interface Converter{
        Integer converter(String from);
    }
Converter converter = from ->Integer.valueOf(from);

上面代码其实就是对接口Converter的一个实现，然后把实现的地址赋给了引用变量converter。上面的代码还可以简写成

Converter converter = Integer::valueOf;

调用converter.converter("5");也就是调用Integer.valueOf("5");
Lambda还有很多有意思的写法，这就需要通过实践中去探索了。

实战

没有实战的概念就是耍流氓。

public class StaticThreadDemo implements Runnable{
    public static Integer i = new Integer(0);
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            synchronized (i) {
                if(i<100){
                    i++;
                    System.out.println("i="+i);
                }else{
                    break;
                }
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new StaticThreadDemo());
        Thread t2 = new Thread(new StaticThreadDemo());
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

问题输出的结果是啥？按顺序1-100？重复输出1-100?无序的1-100?
运行的结果是：无序的，有重复，有确实的打印1-100。
就是说，这是个线程不安全的程序。那么为什么会导致这种情况呢？
分析：
synchronized 锁对象的问题。我们知道，静态变量和类信息（区分类对象）都是存放在我们的方法区中（因此静态变量属于类本身而不属于实例），我们可以认为是线程共享的，唯一的。那，我们应该要理解的是引用i对应的对象是否被偷换的问题，如果没有变化，那么，i肯定是线程安全的。我们编译下这段代码。

public class StaticThreadDemo implements Runnable {
    public static Integer i = new Integer(0);

    public StaticThreadDemo() {
    }

    public void run() {
        while(true) {
            Integer var1 = i;
            synchronized(i) {
                if(i.intValue() >= 100) {
                    return;
                }
                Integer e = i;
                i = Integer.valueOf(i.intValue() + 1);
                System.out.println("i=" + i);
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new StaticThreadDemo());
        Thread t2 = new Thread(new StaticThreadDemo());
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

我们发现：Integer要获取它的数据需要通过intValue() 方法，那么intValue()方法干了件什么事呢？查看Integer对象源码

private final int value;
  public int intValue() {
        return value;
    }

我们上面说过，对象的数据使用成员变量来描述，而这个成员变量是私有的，我们只能通过它的方法来获取。
i++分解成了两句

 Integer e = i;
 i = Integer.valueOf(i.intValue() + 1);

第一句我们比较好理解，就是用一个新的对象保存旧的数据，而第二句才是重点，我们先看下Interger的静态方法valueOf

   public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }

解释一下这段代码，就是当i的字段在-128和127之间的话，从IntegerCache缓存里面获取，如果在区间之外的话，重新new一个对象，当然，缓存里面其实也是new Integer(i);所以说i的对象发生了改变了，因此，synchronized锁不住对象了。
我们可以这样理解这个流程，线程t1获取锁对象，进入run方法，执行i++后，锁对象发生了改变，这个时候线程t1,t2一起争取新的锁对象，由于这一步和打印语句并行，所以存在线程安全问题。


image.png

这里提一下Integer内部类IntegerCache缓存对象问题，在Java5加入了自动装箱和自动拆箱后（实现原理就是valueOf方法），如果int值在-128和127之间，Java不会new一个对象，而是直接从缓存里面获取了，这就有了面试题Integer a =127;Integer b = 127;Integer c =128;Integer d = 128;
System.out.println(a==b); System.out.println(c==d);

尾声

通过本章节，我们说到了面向对象的基本特性与面向过程的优势所在，然后阐述了Java面向对象的特征，引出了引用数据类型。后面我们说到了一些修饰符，如访问权限修饰符，关键字等。还提到了Java8新增的Lambda表达式的应用。总之，Java面向对象博大精深，不是一篇文章就能说得清楚的，如果要深入学习，我们还需要阅读相关的书籍。在最后，我举了一个多线程安全问题的案例，详细分析了Integer对象在i++过程中的实际操作以及对象之间的变化，希望能帮到大家进一步了解面向对象思想。

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