Android中的关键字

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2022-09-10 15:18 211阅读 0赞

1.volatile  
要真正搞懂volatile关键字，需要从CPU高速缓存说起。  
当一个程序运行的时候，数据是保存在内存当中的，但是执行程序这个工作却是由CPU完成的。那么当CPU正在执行着任务呢，突然需要用到某个数据，它就会从内存中去读取这个数据，得到了数据之后再继续向下执行任务。  
这是理论上理想的工作方式，但是却存在着一个问题。我们知道，现在CPU的速度越来越快，但是光CPU快没有用呀，因为CPU再快还是要从内存去读取数据，而这个过程是非常缓慢的，所以就大大限制了CPU的发展。  
为了解决这个问题，CPU厂商引入了高速缓存功能。内存里存储的数据，CPU高速缓存里也可以存一份，这样当需要频繁去访问某个数据时就不需要重复从内存中去获取了，CPU高速缓存里有，那么直接拿缓存中的数据即可，这样就可以大大提升CPU的工作效率。  
而当程序要对某个数据进行修改时，也可以先修改高速缓存中的数据，因为这样会非常快，等运算结束之后，再将缓存中的数据写回到内存当中即可。  
这种工作方式在单线程的场景下是没问题的，准确来讲，在单核多线程的场景下也是没问题的。但如果到了多核多线程的场景下，可能就会出现问题。  
我们都知道，现在不管是手机还是电脑，动不动就声称是多核的，多核就是CPU中有多个运算单元的意思。因为一个运算单元在同一时间其实只能处理一个任务，即使我们开了多个线程，对于单核CPU而言，它只能先处理这个线程中的一些任务，然后暂停下来转去处理另外一个线程中的任务，以此交替。而多核CPU的话，则可以允许在同一时间处理多个任务，这样效率当然就更高了。  
但是多核CPU又带来了一个新的挑战，那就是在多线程的场景下，CPU高速缓存中的数据可能不准确了。原因也很简单，我们通过下面这张图来理解一下。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3plbm1lbGEyMDEx_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
可以看到，这里有两个线程，分别通过两个CPU的运算单元来执行程序，但它们是共享同一个内存的。现在CPU1从内存中读取数据A，并写入高速缓存，CPU2也从内存中读取数据A，并写入高速缓存。  
到目前为止还是没有问题的，但是如果线程2修改了数据A的值，首先CPU2会更新高速缓存中A的值，然后再将它写回到内存当中。这个时候，线程1再访问数据A，CPU1发现高速缓存当中有A的值啊，那么直接返回缓存中的值不就行了。此时你会发现，线程1和线程2访问同一个数据A，得到的值却不一样了。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3plbm1lbGEyMDEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
这就是多核多线程场景下遇到的可见性问题，因为当一个线程去修改某个变量的值时，该变量对于另外一个线程并不是立即可见的。  
此时，就需要用到volatile关键字了！  
volatile这个关键字的一个重要作用就是解决可见性问题，即保证当一个线程修改了某个变量之后，该变量对于另外一个线程是立即可见的。  
至于volatile的工作原理，大概原理就是当一个变量被声明成volatile之后，任何一个线程对它进行修改，都会让所有其他CPU高速缓存中的值过期，这样其他线程就必须去内存中重新获取最新的值，也就解决了可见性的问题。

2.static  
static关键字可以用来修饰成员变量、函数和代码块，使其变成静态成员变量、静态函数和静态代码块。  
①静态成员变量  
静态成员变量可以用对象调用，也可以用类名直接调用，不需要创建对象。  
静态成员变量使用的是同一块内存。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3plbm1lbGEyMDEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
如上图，普通的成员变量，生成的对象是不同的，在内存中也是不同的存在，即不同的对象的同一个变量，值是不同的。  
而静态成员变量（用static修饰i后），使用的i是同一个，不论有多少个成员变量，使用的都是同一个变量。因为static修饰的变量不属于某个对象，而是属于某个类。如下图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3plbm1lbGEyMDEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
②静态函数  
静态函数也可以直接用类名来调用。  
静态函数不能调用非静态成员变量。  
③静态代码块  
静态代码块没有名字，比如：  
static\{  
…  
\}  
静态代码块在类加载的时候调用，先于main()执行，一般用来附初始值。

注意：  
Android中尽量不要使用static静态变量。因为static静态变量存在一些潜在性的问题：  
①占用内存，并且内存一般不会释放；  
②在系统不够内存情况下会自动回收静态内存，这样就会引起访问全局静态错误；  
③不能将activity作为static静态对象，否则会使activity的所有组件对象都存入全局内存中，并且不会被回收。（只要静态变量没有被销毁也没有置为null，其对象就一直被保持引用，即引用计数不可能是0，因此不会被垃圾回收）

为了理解这个问题，需要了解一下静态变量的生命周期：  
当我们启动一个app的时候，系统会创建一个进程，此进程会加载一个Dalvik VM的实例，然后代码就运行在DVM之上，类的加载和卸载，垃圾回收等事情都由DVM负责。也就是说在进程启动的时候，类被加载，静态变量就被分配内存了。而静态变量在类被卸载（进程结束）的时候才会被销毁。  
那么Android中的进程什么时候结束呢？答案是：如果资源足够，Android不会杀掉任何进程，另一个意思就是进程随时可能会被杀掉。而Android会在资源够的时候，重启被杀掉的进程。所以说静态变量的值，如果不做处理，是不可靠的，可以说内存中的一切都不可靠。如果要可靠，还是得保存到Nand或SD卡中去，在重启的时候恢复回来。另一种情况就是不能把退出所有Activity等同于进程的退出，所以在用户点击图标启动应用的时候，以前存放于静态变量中的值，有可能还存在，因此要视具体情况给予清空操作。

通过下面两个问题看你是否真的了解了static:  
①static变量可否单独使用来保存项目中用到的数据？  
答案是可以的，但是不推荐。java中，static的静态变量完全可以用来存储程序数据（但是！！！从内存角度最好不要）。因为静态变量存储在方法区，方法区也是在内存当中，而且方法区是永久带，规避了GC。而大量的静态变量会导致方法区增多，也会发生OOM，真要发生那一刻就尴尬了。。。  
一般项目中如果使用到了静态变量，初衷应该都是为了跨类调用方便，而不是存储大量的变量，并且要和业务逻辑和需求相关，最好是贯穿整个流程或多半个流程的数据。少量的数据完全可以通过其他方式传递（接口回掉、跳转传参），而没必要再多开一个内存存储这个变量。  
②为什么可以保存数据却不常用？  
尽管方便，但是有很多程序员都会避免这样使用。因为你的静态变量值可能会丢哦。可能有的朋友会说“不对啊，static的生命周期和进程一样啊”。理论上，静态变量的生命周期确实是这样的，但是大型的Android项目是存在静态变量被回收的。比如当两个Activity，其中一个Activity引用了静态常量，结束，此时恰巧内存满了，GC，那么静态变量是否会被回收呢？是有可能的。那么这个时候就尴尬了，另一个Activity调用这个静态变量的时候，就Nullofxxxxxxxxx。

所以，静态变量尽量能不用就不用，如果为了方便想用的话，一定要仔细再仔细，小心再小心。

3.final  
final可以用来声明成员变量、方法、类以及本地变量（方法中的或者代码块中的变量）。一旦将引用声明为final，就不能改变这个引用了，编译器会检查代码，如果试图将变量再次初始化的话，编译器会报编译错误。  
final变量即为常量，只能赋值一次；  
final方法不能被子类重写；  
final类不能被继承。  
①final变量  
声明 final 字段有助于优化器作出更好的优化决定，因为如果编译器知道字段的值不会更改，那么它能安全地在寄存器中高速缓存该值。final 字段还通过让编译器强制该字段为只读来提供额外的安全级别。  
final变量必须初始化，其初始化可以在两个地方，一是其定义处，也就是说在final变量定义时直接给其赋值，二是在构造函数中。这两个地方只能选其一，要么在定义时给值，要么在构造函数中给值，不能同时既在定义时给了值，又在构造函数中给另外的值。  
一旦被初始化便不可改变，这里不可改变的意思对基本类型来说是其值不可变，而对于对象变量来说其引用不可再变。  
当函数参数为final类型时，你可以读取使用该参数，但是无法改变该参数的值。  
另外方法中的内部类在用到方法中的参变量时，此参变也必须声明为final才可使用。  
在java中，普通变量系统是自动初始化的，数值变量自动初始化为0，其余类型变量自动初始化为空。但是final类型的变量必须显示初始化，且初始化的方法必须是在声明时或者在构造方法中直接赋值，而不能通过调用函数赋值。  
②final方法  
final方法不能被子类覆盖。  
如果一个类不允许其子类覆盖某个方法，则可以把这个方法声明为final方法。  
使用final方法的好处：  
a.把方法锁定，防止子类修改它的意义和实现。如果你认为一个方法的功能已经足够完整，子类不需要继续改变的话，你可以声明此方法为final。  
b.高效。编译器在遇到调用final方法时候会转入内嵌inline机制，大大提高执行效率。final方法比非final方法要快，因为在编译的时候已经静态绑定了，不需要在运行时再动态绑定。  
注意，类中所有的private方法都被隐含是final的。由于无法取用private方法，则也无法重载之。  
③final类  
final类不能被继承，因此final类的成员方法没有机会被覆盖，默认都是final的。在设计类时候，如果这个类不需要有子类，类的实现细节不允许改变，并且确信这个类不会再被扩展，那么就设计为final类。

总结一下final关键字的好处：  
a.final关键字提高了性能。JVM都会缓存final变量。  
b.final变量可以安全的在多线程环境下进行共享，而不需要额外的同步开销。

特别要注意一个问题：  
使用static final修饰的实例常量，实例本身不能再改变了，但对于一些容器类型（比如，ArrayList、HashMap）的实例变量，不可以改变容器变量本身，但可以修改容器中存放的对象。

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