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《Think in Java》閱讀筆記·第二卷

內部類

從外部類的非靜態方法之外的任意位置建立某個內部類的物件,都需要以外部類.內部類的格式指明物件型別

內部類擁有外圍類的所有元素的訪問權

外圍類物件建立一個內部類物件時,此內部類物件會祕密地捕獲一個指向那個外圍類物件的引用。
在外圍類靜態方法中建立內部類物件原始碼如下:

public class InnerClass {
    class InnerClass1{
        public InnerClass1() {
            int i1=1;
            System.out.println("InnerClass1");
        }
        public
void f1() { System.out.println("InnerClass1_f1"); } } class InnerClass2{ int i2=2; public InnerClass2() { System.out.println("InnerClass2"); } public void f2() { System.out.println("InnerClass2_f2"); } } public
InnerClass1 getInnerClass1() { return new InnerClass1(); } public static final void main(String...args) { InnerClass ic=new InnerClass(); InnerClass.InnerClass1 i1=ic.getInnerClass1(); i1.f1(); InnerClass.InnerClass2 i2=ic.new InnerClass2(); i2.f2(); } }

InnerClass1
InnerClass1_f1
InnerClass2
InnerClass2_f2

匿名內部類

匿名類版:

new NoNameClass(){
    public void f3() {
        System.out.println("f3");
    }
}

完整版:

    interface INoNameClass{
        public void f3();
    }
    class NoNameClass implements INoNameClass{
        public void f3() {
            System.out.println("f3");
        }
    }
    public static final void main(String...args) {
        InnerClass ic=new InnerClass();
        INoNameClass innc=ic.new NoNameClass();
    }

注意:

    abstract class NoNameClass2{
        public NoNameClass2(int i){
            System.out.println("構造器:"+i);
        }
        public abstract void f2();
        //{System.out.println("{     }");}
    }
    public static final void main(String...args) {
        InnerClass ic=new InnerClass();
        ic.new NoNameClass2(53){
            {System.out.println("{     }");}
            public void f2() {
                System.out.println("f2");
            }
        };
    }

構造器:53
{ }

    abstract class NoNameClass2{
        public NoNameClass2(int i){
            System.out.println("構造器:"+i);
        }
        public abstract void f2();
        //{System.out.println("{     }");}
    }
    public static final void main(String...args) {
        InnerClass ic=new InnerClass();
        ic.new NoNameClass2(53){
            {System.out.println("{     }");}
            public void f2() {
                System.out.println("f2");
            }
        };
    }

{ }
構造器:53

匿名內部類若想要訪問外部物件,則該物件需要加final

匿名內部類不能訪問外部類方法中的區域性變數,除非該變數被宣告為final型別
  1. 這裡所說的“匿名內部類”主要是指在其外部類的成員方法內定義的同時完成例項化的類,若其訪問該成員方法中的區域性變數,區域性變數必須要被final修飾。原因是編譯器實現上的困難:內部類物件的生命週期很有可能會超過區域性變數的生命週期。
  2. 區域性變數的生命週期:當該方法被呼叫時,該方法中的區域性變數在棧中被建立,當方法呼叫結束時,退棧,這些區域性變數全部死亡。而內部類物件生命週期與其它類物件一樣:自建立一個匿名內部類物件,系統為該物件分配記憶體,直到沒有引用變數指向分配給該物件的記憶體,它才有可能會死亡(被JVM垃圾回收)。所以完全可能出現的一種情況是:成員方法已呼叫結束,區域性變數已死亡,但匿名內部類的物件仍然活著。
  3. 如果匿名內部類的物件訪問了同一個方法中的區域性變數,就要求只要匿名內部類物件還活著,那麼棧中的那些它要所訪問的區域性變數就不能“死亡”。
  4. 解決方法:匿名內部類物件可以訪問同一個方法中被定義為final型別的區域性變數。定義為final後,編譯器會把匿名內部類物件要訪問的所有final型別區域性變數,都拷貝一份作為該物件的成員變數。這樣,即使棧中區域性變數已經死亡,匿名內部類物件照樣可以拿到該區域性變數的值,因為它自己拷貝了一份,且與原區域性變數的值始終保持一致(final型別不可變)。

只有該區域性變數為不可變時,即為final時才能保證資料的可靠性。

巢狀類

普通內部類不能包含靜態欄位和方法,而巢狀類可以
巢狀類與static欄位和方法都是一編譯便存在,並且記憶體地址不再變化,直到gc回收。

介面內部的類
public class Staticer implements IStaticer{
    @Override
    public void fun() {
    }
    public static final void main(String...args) {
        IStaticer is=new Staticer();
        is.fun();
    }
}

IStaticer_fun

內部類的作用

當存在抽象類時實現多重繼承

public class Multipler extends Multipler1{
    private AMultipler newClass() {
        return new AMultipler(){
            @Override
            public void f1() {
                System.out.println("AMultipler_f1");
            }
        };
    }
    public static final void main(String[] args) {
        Multipler m=new Multipler();
        m.f2();
        AMultipler am=m.newClass();
        am.f1();
    }
}
class Multipler1{
    public void f2() {
        System.out.println("Multipler_f2");
    }
}
abstract class AMultipler{
    public abstract void f1();
}

Multipler_f2
AMultipler_f1

控制框架是一類特殊的應用程式框架,用來解決響應事件的需求

主要用來響應事件的系統被稱做事件驅動系統

回撥

類A呼叫類B的方法b,然後類B的方法b呼叫類A的方法a

interface ICallBacker{
    public void fun();
}
class CallBacker2 implements ICallBacker{
    @Override
    public void fun() {
        System.out.println("CallBacker2_ICallBackers_fun");
    }
}
class CallBacker1{
    public void fun() {
        System.out.println("CallBacker1_fun");
    }
    private class InnerClass implements ICallBacker{
        public void fun() {
            System.out.println("CallBacker1_ICallBackers_fun");
            CallBacker1.this.fun();
        }
    }
    public InnerClass getInnerClass(CallBacker1 cb) {
        return cb.new InnerClass();
    }
}
public class CallBacker{
    public static final void main(String...args) {
        CallBacker1 cb1=new CallBacker1();
        ICallBacker ic1=cb1.getInnerClass(cb1);
        ic1.fun();
        ICallBacker ic2=new CallBacker2();
        ic2.fun();
    }
}

CallBacker1_ICallBackers_fun
CallBacker1_fun
CallBacker2_ICallBackers_fun

在內部類InnerClass的fun方法中提供了一個CallBacker1鉤子進行回撥。

內部類的繼承

由於內部類含有指向外圍類的引用,應以以下方式使用繼承

public class InnerExtend extends InnerExtend1.InnerExtend2{
    public InnerExtend(InnerExtend1 ie1) {
        //super();
        ie1.super();
    }
    public static final void main(String...args) {
        InnerExtend1 ie1=new InnerExtend1();
        InnerExtend ie=new InnerExtend(ie1);
    }
}
class InnerExtend1{
    public InnerExtend1() {
        System.out.println("InnerExtend1");
    }
    class InnerExtend2{
        public InnerExtend2() {
            System.out.println("InnerExtend2");
        }
    }
}

InnerExtend1
InnerExtend2

若將ie1.super()改成super()會報以下錯誤:

No enclosing instance of type InnerExtend1 is available due to some intermediate constructor invocation

容器

各容器介面關係

注意:List介面位於java.util包中,而在java.awt 包中也有一個List類

Set:只有元素不存在才會新增

TreeSet:按照值大小的順序進行排序
LinkedHashSet:按照新增的順序進行排序
HashSet:無序散亂地分佈

List:不考慮重複,會按照新增順序進行排序

容器選擇:

要進行大量的隨機訪問:ArrayList
要從表中間插入或刪除元素:LinkedList
各種Queue佇列以及棧的行為,可由LinkedList構建
注意:
不應該適用vector,Hashtable和stack等過時的類

    public static final void main(String...args) {
        Vector v=new Vector();
        System.out.print("showSet: ");
        v.showSet();
        System.out.println();
        System.out.print("showList: ");
        v.showList();
    }
    private void showList() {
        Collection<Integer> cl=new ArrayList<Integer>();
        Collection<Integer> cls=new ArrayList<Integer>();
        cls.addAll(Arrays.<Integer>asList(1,2,3,4,5));
        Collections.addAll(cls, 6,7,8,9,10);
        cl.add(1);
        cl.add(1);
        cl.add(2);
        cl.add(3);
        cl.add(8);
        cl.add(5);
        for(Integer i:cl) {
            System.out.print(i+" ");
        }
        System.out.print("|");
        for(Integer i:cls) {
            System.out.print(i+" ");
        }
    }
    private void showSet() {
        Collection<Integer> cl=new LinkedHashSet<Integer>();
        Collection<Integer> clt=new TreeSet<Integer>();
        cl.add(1);
        cl.add(1);
        cl.add(2);
        cl.add(3);
        cl.add(8);
        cl.add(5);
        clt.addAll(Arrays.asList(1,7,3,6,3));
        for(Integer i:cl) {
            System.out.print(i+" ");
        }
        System.out.print("|");
        for(Integer i:clt) {
            System.out.print(i+" ");
        }
    }

showSet: 1 2 3 8 5 |1 3 6 7
showList: 1 1 2 3 8 5 |1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

在後續會探究各集合之間的演算法實現和效能區別

容器與迭代器

注:點線框表示介面,實線框表示類,空心箭頭的點線表示類實現了介面,實心箭頭表示某個類可以生產箭頭所指向類的物件。

迭代器

迭代器為輕量級物件也屬於一種設計模式

不必為數量和型別操心:

    private void showIterator() {
        List<Integer> l=new ArrayList<Integer>();
        for(int i=0;i<5;i++) {
            l.add(i);
        }
        Iterator<Integer> i=l.iterator();
        Set<Integer> s=new HashSet<Integer>();
        for(int j=0;j<5;j++) {
            s.add(j);
        }
        display(s.iterator());
        display(l.iterator());
        i=l.iterator();
        while(i.hasNext()) {
            i.next();
            i.remove();
        }
        System.out.println(l.toString());
    }
    private void display(Iterator i) {
        while(i.hasNext()) {
            System.out.print(i.next()+" ");
        }
        System.out.print("\n");
    }

0 1 2 3 4
0 1 2 3 4
[]

注意:迭代器物件要先呼叫一次next才是list容器中的第一個資料

一種只適用於List容器可雙向遍歷的迭代器

棧(疊加棧)

一個後進先出(LIFO)容器
用LinkedList實現棧儲存:

public class Stacker {
    public static final void main(String...args) {
        String str="";
        MyStack ms=new MyStack();
        List<String> l=new ArrayList<String>(Arrays.asList("+","U","+","n","+","x","-","-"));;
        System.out.println(l.toString());
        Iterator i=l.iterator();
        while(i.hasNext()) {
            str=(String) i.next();
            if(str.equals("+")) {
                ms.push(i.next());
            }
            else if(str.equals("-")) {
                ms.pop();
            }
        }
        System.out.println(ms.toString());
    }
}
class MyStack<T>{
    public MyStack() {  
    }
    LinkedList<T> stack=new LinkedList<T>();
    public void push(T t) {
        stack.add(t);
    }
    public T pop() {
        //先進後出特性
        return stack.removeLast();
    }
    public boolean isEmpty() {
        return stack.isEmpty();
    }
    public String toString() {
        return stack.toString();
    }
}

[+, U, +, n, +, x, -, -]
[x]

佇列

一個典型的先進先出(FIFO)的容器

LinkedList向上轉型為Queue實現佇列

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Random;
public class Queuer {
    static void printer(Queue q) {
        while(q.peek()!=null) {
            //先進先出特性
            System.out.print(q.remove()+" ");
        }
        System.out.println();
    }
    public static final void main(String...args) {
        Random rand=new Random(53);
        Queue q=new LinkedList<Integer>();
        int r=0;
        for(int i=0;i<10;i++) {
            r=rand.nextInt(20);
            q.offer(r);
            System.out.print(r+" ");
        }
        System.out.println();
        printer(q);
    }
}

16 7 16 1 8 15 12 2 10 0
16 7 16 1 8 15 12 2 10 0

PriorityQueue的使用

import java.util.Comparator;
import java.util.LinkedList;
import java.util.PriorityQueue;
import java.util.Queue;
import java.util.Random;
public class Queuer {
    public static final void main(String...args) {
        comparatorer();
    }
    private static void comparatorer() {
        Comparator<Oer> comparator=new Comparator<Oer>() {
            @Override
            public int compare(Oer o1, Oer o2) {
                // TODO Auto-generated method stub
                if(o1.getPriority()>o2.getPriority()) {
                    //o2
                    return -1;
                }
                else if(o2.getPriority()>o1.getPriority()) {
                    //o1
                    return 1;
                }
                return 0;
            }
        };
        Oer o1=new Oer("o1",4);
        Oer o2=new Oer("o2",53);
        PriorityQueue<Oer> pq=new PriorityQueue<Oer>(2,comparator);
        pq.offer(o1);
        pq.offer(o2);
        System.out.println(pq.toString());
    }
}
class Oer{
    private int priority;
    private String name;
    public Oer(String name,int priority) {
        this.priority=priority;
        this.name=name;
    }
    @Override
    public String toString(){
        return name;
    }
    public int getPriority() {
        return priority;
    }
}

[o2, o1]

通過繼承AbstractCollection重寫迭代類

import java.util.AbstractCollection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class Collectioner {
    public static final void main(String...args) {
        List<Integer> list=new ArrayList<Integer>();
        list.addAll(Arrays.asList(1,2,3,4,5));
        Collectioner_child cc=new Collectioner_child(list);
        Iterator<Integer> i=cc.iterator();
        System.out.println(i.next());
    }
}
class Collectioner_child extends AbstractCollection{
    List<Integer> list;
    public Collectioner_child(List<Integer> list) {
        this.list=list;
    }
    @Override
    public Iterator iterator() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new Iterator() {
            private int index;
            @Override
            public boolean hasNext() {
                // TODO Auto-generated method stub
                return index < list.size();
            }
            @Override
            public Object next() {
                // TODO Auto-generated method stub
                return list.get(index++);
            }
        };
    }
    @Override
    public int size() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return list.size();
    }
}

1

如果直接繼承Collection介面需要實現大量的方法,而繼承實現過Collection方法的AbstrctCollection抽象類只需要再實現兩個抽象方法即可
通過該例項可進一步理解迭代器的使用。

自定義foreach規則

第一種(新建一個繼承於ArrayList的自定義迭代器類)

import java.util.AbstractCollection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class Iteratorer {
    public Iteratorer() {

    }
    public static final void main(String...args) {
        List<String> list=new ArrayList<String>(Arrays.asList("12","33","22"));
        MyIterator<String> mi=new MyIterator<String>(list);
        for(String i:mi) {
            System.out.print(i+" ");
        }
        System.out.print("\n");
        for(String i:mi.reversed()) {
            System.out.print(i+" ");
        }
        System.out.println();
        //java 8中的迭代迴圈
        mi.reversed().forEach(System.out::print);
    }

}
class MyIterator<T> extends ArrayList<T>{
    public MyIterator(List<T> list) {
        super(list);
    }
    public Iterable<T> reversed() {
        return new Iterable<T>() {
            @Override
            public Iterator<T> iterator() {
                // TODO Auto-generated method stub
                return new Iterator<T>() {
                    int current=size()-1;
                    @Override
                    public boolean hasNext() {
                        // TODO Auto-generated method stub
                        return current>-1;
                    }
                    @Override
                    public T next() {
                        // TODO Auto-generated method stub
                        return get(current--);
                    }
                };
            }
        };
    }   
}

12 33 22
22 33 12
223312

第二種(直接在主類實現Iterator和Iterable介面)

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class Iterator2 implements Iterator<String>,Iterable<String>{
    private List<String> list;
    private int size;
    public static final void main(String...ags) {
        Iterator2 i2=new Iterator2();
        i2.list=new ArrayList<String>();
        i2.list.addAll(Arrays.asList("a","v","c","d"));
        i2.size=i2.list.size();
        for(String s:i2) {
            System.out.print(s+" ");
        }
    }

    @Override
    public Iterator<String> iterator() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return this;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return size>0;
    }

    @Override
    public String next() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return list.get(--size);
    }

}

d c v a