Java几个重要的关键字详析

Viridis ·

更新时间:2024-09-20

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1.extends

2.implements

3.final

4.native

5.static

6.transient

7.synchronized

9.this

10.super

10.1.子类对象实例化的过程

11.访问修饰符

1.extends

用于类继承类，用法：class+子类名+extends+父类名+{}

class Animal{}//父类
class cat extends Animal{}//子类用extends实现继承

注意：一个类只能用extends关键字声明继承一个父类

用于接口继承接口，用法：interface+接口名+extends+接口名+{}

interface Clippers {}
interface Warriors {}
interface Lakers extends Clippers,Warriors {}//接口类用extends关键字继承其他接口（可多个）

注意：

接口不能用extends声明继承别的类

接口只能用extends声明继承别的接口，且可以继承多个接口

当一个类用implements实现了一个接口时，不仅要实现该接口的方法，也要实现该接口继承的接口的方法

2.implements

用于声明一个类实现了一个接口类，用法：class+类名+implements+接口名+{}

class Nets implements Clippers,Warriors{}//用implements关键字声明实现了两个接口类

注意：

一个普通类可以implements关键字声明实现多个接口，但必须实现所有接口中的所有方法

抽象类实现接口，可以不用实现接口的方法（因为抽象类中可以有抽象方法）

意义：可以用implements关键字声明实现多个接口来实现类似多继承

3.final

使用方法：

修饰类，使该类不能被继承

修饰方法，使该方法不能被子类重写（仍可以被继承和调用）

修饰属性，使该属性的值不能被修改（使为常量）

修饰局部变量，使该变量不能被修改（局部常量）

使用细节：

final修饰的属性在定义时必须赋初值，且不能修改，可以在以下位置赋初值

定义时（显示初始化）

在构造器中

在代码块中

static final：全局常量

如果final修饰的属性是静态（static）的，则不能在构造器中赋初值，原因：静态属性要求在类加载时就有初值，而构造器在创建对象时才被调用，所以可能导致调用静态属性时没有创建对象而没有给静态属性赋值

final不能修饰构造方法，没有意义

被final和static同时修饰的属性在调用时不会导致类的加载，效率更高

4.native

基本介绍：

native用来修饰方法，被修饰的方法即成为了一个Java调用但非Java代码实现的接口（本地方法） ，该方法在外部可以用任何语言去实现

"A native method is a java method whose implementation is provided by non-java code."

使用方法：

native修饰方法的位置必须在方法返回类型之前，和方法访问修饰符位置没有要求，如：public native int hashCode();

native细节：

native方法没有方法体，也没有{}

用native修饰后的方法不能用abstract修饰，因为abstract指明该方法无实现体，而native方法是有实现体的，只是用非Java代码实现的

native方法的返回类型可以是任意类型

如果一个有native方法的类被继承，子类会继承这个native方法，并且可以用java语言重写

使用JNI(Java Native Interface) 与其他语言交互

JNI是Java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。

使用步骤：

编写带有native方法的java类，生成.java文件

使用javac命令编译生成.class文件

使用javah -jni 类名 生成.h文件

使用C/C++（或者其他编程语言）实现native方法，创建.cpp（或其他）文件

将C/C++编写的文件创建动态链接库（生成DLL文件）

native方法中使用System.loadLibrary()方法加载动态库，将DLL文件名作为参数传入，这时候再运行.java程序即可实现对本地方法的调用

详细步骤参考

native意义：

Java无法直接访问到操作系统底层（如系统硬件），但通过使用native关键字修饰方法可以借用其他的语言来扩展Java程序的功能，提高程序的效率

5.static

修饰变量，成为静态变量或者类变量

使用方法：访问修饰符+``static``+数据类型+变量名

注意事项：

静态变量会被类的所有对象实例所共享，并且在类加载的时候就会初始化。

静态变量的访问方法（遵守相关访问权限）：类名.静态变量名 或者 对象名.静态变量名

修饰方法，成为静态方法或者类方法

使用方法：访问修饰符+``static``+返回数据类型+方法名+{}

注意事项：

调用方法（遵守相关访问权限）：类名.静态方法名 或者 对象名.静态方法名

静态方法和普通方法都是随着类加载而加载，将结构信息存储在方法区

静态方法中不允许使用this和super关键字

静态方法中只能访问静态变量和静态方法

普通方法可以访问静态成员和普通成员

修饰代码块，成为静态代码块：

静态代码块会在类加载时被加载，优先级和静态属性一样，有多个静态代码块和静态属性时，初始化顺序按定义顺序执行

好处：static关键字的使用，将类中的一些成员修饰成静态的，这样我们不需要创建该类的对象就可以调用该成员，大大提高了编程效率

6.transient

基本介绍：

transient用于修饰实现了Serilizable接口的类中的成员变量，在该类的实例对象进行序列化处理时，被transient修饰的成员变量不会进行序列化。

使用例子：

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;
public class outStream {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String filePath = "d:\Cat.txt";
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(filePath));
        oos.writeObject(new Cat("小花猫", 3));
        oos.close();
    }
}
class Cat implements Serializable {
    private String name;
    private int age; //没有用transient修饰
    public Cat(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "name='" + name + ''' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}
public class inStream {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        String filePath = "d:\Cat.txt";
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(filePath));
        System.out.println(ois.readObject());
        ois.close();
    }
}

可以在Cat.txt文件内看到两个成员变量都能被序列化，并且能被反序列化读出信息。

当小花猫觉得自己的年龄是隐私不想被读出时，用transient修饰成员变量age:

......
private String name;
private transient int age; //使用transient修饰
......

这时在Cat.txt文件中可以看到只有name一个成员变量被序列化，反序列化后的成员变量age读出的是int类型的默认值，说明对于transient修饰的成员变量，在类的实例对象序列化的过程中会被忽略

transient细节

对transient修饰的成员变量可以理解为：不会参与进行对象的序列化和反序列化过程，生存周期仅存于调用者的内存而不会写进磁盘里进行持久化

static修饰的成员变量（静态变量）也是不可序列化的，不论被transient修饰与否

因为序列化是保存的实例对象的状态，而静态变量保存的是类的状态

transient关键字只能修饰变量，不能修饰方法和类

transient关键字不能修饰局部变量

如transient关键字修饰的是自定义类的变量，则该类需要实现Serilizable接口

注意：

实现Serilizable接口的类的实例对象是自动进行序列化的，如果序列化对象的类实现的是Externalizable接口，则序列化不会自动进行，需要实现接口内的方法指定要序列化的变量，这时与有无Transient修饰无关

7.synchronized

基本介绍：

关键字synchronized可以保证在同一时刻，只有一个线程可以执行被synchronized修饰的方法或代码块

线程同步：

程序中多个线程都要使用同一个方法，而这个方法用synchronized进行了修饰，在多个线程调用这个方法时必须遵循同步机制

线程同步机制：

当一个线程使用synchronized修饰的方法时，其他线程想使用这个方法时就必须等待，直到这个线程使用完synchronized方法

synchronized使用方法：

普通同步方法：public synchronized void m () {}

public class syn implements Runnable {
    static int i = 0;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        syn test = new syn();
        Thread t1 = new Thread(test);
        Thread t2 = new Thread(test);
        t1.start();
        t2.start();
    }
    public synchronized void increase() {//被synchronized修饰的同步方法
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "调用：" + i++);
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int j = 0; j < 100; j++) {
            increase();
        }
    }
}

两个线程同时调用一个对象的一个同步方法，由于一个对象只有一把锁，所以只有一个线程能够获得该对象的锁，另一个线程无法获得，就不能调用该对象的synchronized方法，需要等对象被释放后才能调用。

从运行结果中可以证明线程1抢到了锁，线程0必须等待线程1执行完毕，否则不能访问该同步方法。

静态同步方法：public static synchronized void m () {}

public class syn implements Runnable {
    static int i = 0;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        syn test = new syn();
        syn test1 = new syn();
        Thread t1 = new Thread(test);//传入实例对象test
        Thread t2 = new Thread(test1);//传入实例对象test1
        t1.start();
        t2.start();
    }
    public static synchronized void increase() {//同步静态方法
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "调用：" + i++);
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int j = 0; j < 100; j++) {
            increase();
        }
    }
}

虽然两个线程实例化了两个不同的对象，但是synchronized修饰的是静态方法，两个线程仍然发生了互斥，因为静态方法是依附与类的而不是对象，线程1先抢到了类的锁，而线程0必须等待线程1执行完毕释放才能调用同步方法

同步代码块：synchronized(object) {}

public class syn implements Runnable {
    static Object object = new Object();//共享对象
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        syn test = new syn();
        syn test1 = new syn();
        Thread t1 = new Thread(test);
        Thread t2 = new Thread(test1);
        t1.start();
        t2.start();
    }
    @Override
    public void run() {
        synchronized (object) {//代码块用静态成员变量上锁
            for (int j = 0; j < 100; j++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "调用第" + j + "次");
            }
        }
    }
}

同步代码块用两个实例变量共享的静态成员object对象来上锁，虽然是两个线程实例化两个不同的对象，但是对整个syn类来说只有一个共享的object对象，所以只有一把锁，每当有线程来访问代码块时需持有锁，对象锁被其他线程持有时需等待。线程1需要等线程0执行完毕才能访问同步代码块

同步的局限性：

由于同步的方法或代码块只能同一时间让一个线程访问，所以会导致程序的执行效率降低

尽可能让synchronized修饰的范围最小化，来减少互斥对程序执行带来的影响

8.volatile

基本介绍：

volatile用于修饰变量，用volatile修饰的变量的值被某个线程修改时，会强制将修改的值立即写入主存中，主存中的值更新会使得缓存中的该变量的值失效，对比与非volatile变量，可能会被其他线程读取到更新前的值。

使用方法：

//现在有线程1和线程2同时执行下列代码
int i = 0;
i = i + 1;

执行完毕后预想的结果是 i = 2;但是可能存在这样一种情况：两个线程先同时把i的值读取到自己的工作内存中，然后再分别执行 i = i + 1 的操作，再将结果写入主存，这样两个线程写入的都是 i = 1，最终 i 的结果是 1 ，而不是 2

但如果 i 是 volatile 修饰的变量就会不一样了，在一个线程修改 i的值后，会立即强制在主存中更新 i 的值，这样会导致另一个线程的工作内存中 i 的缓存值无效，所以另一个线程再次从主存中读取新的 i 的值，这样保证了i的值是最新并正确的

并发编程的三大概念：

原子性：执行一个操作时，要么全部步骤执行完毕且不被中断，要么就不执行

x = 100;//是原子性操作
y = x;//不是原子性操作，可分解为：1.先读取x的值    2.将x的值写入主存
x ++;//不是原子性操作，可分解为：1.读取x的值    2.进行加一操作    3.写入主存

可见性：多个线程对同一个变量进行操作时，一个线程修改了变量的值，其他线程能立即看到修改的值

有序性：程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行

volatile的意义

保证了不同线程对变量进行修改时的可见性：因为对于volatile变量来说，被修改后新值对其他线程来说是立即可见的

保证了有序性：volatile禁止了指令重排，它能保证在对volatile修饰的变量进行操作时，之前的代码语句已经全部被执行，并且后面的语句都未执行，但是对其他语句的顺序是不做保证的

注意： volatile不能保证原子性,因为不能保证对变量的操作是原子性操作

9.this

在方法中修饰属性，this理解为当前对象，用来区别成员方法和形参，通常省略

修饰方法，this理解为当前对象，通常省略；不能在静态方法中使用

调用构造器，在构造器中使用this(形参列表)显式调用指定的其他构造器必须在首行调用其他构造器

一个构造器中不能调用多个其他构造器

不能在构造器中调用递归调用，不能成环调用

10.super

super可以理解为：父类的

修饰属性：去父类中找对应属性，用来区分子父类重名的属性

修饰方法：调用重写之前的方法

调用构造器：使用super(形参列表)指定调用父类构造器super(形参列表)必须放在构造器的首行

super(形参列表)和this(形参列表)只能二选一

在构造器首行如果没有显式声明super(形参列表)或this(形参列表)则默认调用父类的空参构造器super()（如果此时父类中没有空参构造器就会报错）

不能在静态方法中使用

当一个方法和属性被static属性修饰时，这些方法和属性是优先于对象加载进入内存的，是随着类的加载而加载的；this是当前对象的引用，super是指父类的引用，当静态方法加载进内存进栈时，如果在静态方法中有this和super关键字时,this和super也被加载到了内存，但是这个时候并没有对象的引用，this和super没有初始化，所有编译会报错。

10.1.子类对象实例化的过程