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JAVA中的指針,引用及對象的clone

編輯:關於JAVA

Java語言的一個優點就是取消了指針的概念,但也導致了許多程序員在編程中常常忽略了對象與引用的區別,本文會試圖澄清這一概念。並且由於Java不能通過簡單的賦值來解決對象復制的問題,在開發過程中,也常常要要應用clone()方法來復制對象。本文會讓你了解什麼是影子clone與深度clone,認識它們的區別、優點及缺點。

  看到這個標題,是不是有點困惑:Java語言明確說明取消了指針,因為指針往往是在帶來方便的同時也是導致代碼不安全的根源,同時也會使程序的變得非常復雜難以理解,濫用指針寫成的代碼不亞於使用早已臭名昭著的"GOTO"語句。Java放棄指針的概念絕對是極其明智的。但這只是在Java語言中沒有明確的指針定義,實質上每一個new語句返回的都是一個指針的引用,只不過在大多時候Java中不用關心如何操作這個"指針",更不用象在操作C++的指針那樣膽戰心驚。唯一要多多關心的是在給函數傳遞對象的時候。如下例程:

  package reference;

  class Obj{

  String str = "init value";

  public String toString(){

  return str;

  }

  }

  public class ObjRef{

  Obj aObj = new Obj();

  int aInt = 11;

  public void changeObj(Obj inObj){

  inObj.str = "changed value";

  }

  public void changePri(int inInt){

  inInt = 22;

  }

  public static void main(String[] args)

  {

  ObjRef oRef = new ObjRef();

  System.out.println("Before call changeObj() method: " + oRef.aObj);

  oRef.changeObj(oRef.aObj);

  System.out.println("After call changeObj() method: " + oRef.aObj);

  System.out.println("==================Print Primtive=================");

  System.out.println("Before call changePri() method: " + oRef.aInt);

  oRef.changePri(oRef.aInt);

  System.out.println("After call changePri() method: " + oRef.aInt);

  }

  }

  /* RUN RESULT

  Before call changeObj() method: init value

  After call changeObj() method: changed value

  ==================Print Primtive=================

  Before call changePri() method: 11

  After call changePri() method: 11

  *

  */

  這段代碼的主要部分調用了兩個很相近的方法,changeObj()和changePri()。唯一不同的是它們一個把對象作為輸入參數,另一個把Java中的基本類型int作為輸入參數。並且在這兩個函數體內部都對輸入的參數進行了改動。看似一樣的方法,程序輸出的結果卻不太一樣。changeObj()方法真正的把輸入的參數改變了,而changePri()方法對輸入的參數沒有任何的改變。

  從這個例子知道Java對對象和基本的數據類型的處理是不一樣的。和C語言一樣,當把Java的基本數據類型(如int,char,double等)作為入口參數傳給函數體的時候,傳入的參數在函數體內部變成了局部變量,這個局部變量是輸入參數的一個拷貝,所有的函數體內部的操作都是針對這個拷貝的操作,函數執行結束後,這個局部變量也就完成了它的使命,它影響不到作為輸入參數的變量。這種方式的參數傳遞被稱為"值傳遞"。而在Java中用對象的作為入口參數的傳遞則缺省為"引用傳遞",也就是說僅僅傳遞了對象的一個"引用",這個"引用"的概念同C語言中的指針引用是一樣的。當函數體內部對輸入變量改變時,實質上就是在對這個對象的直接操作。

  除了在函數傳值的時候是"引用傳遞",在任何用"="向對象變量賦值的時候都是"引用傳遞"。如:

  package reference;

  class PassObj

  {

  String str = "init value";

  }

  public class ObjPassvalue

  {

  public static void main(String[] args)

  {

  PassObj objA = new PassObj();

  PassObj objB = objA;

  objA.str = "changed in objA";

  System.out.println("Print objB.str value: " + objB.str);

  }

  }

  /* RUN RESULT

  Print objB.str value: changed in objA

  */

  第一句是在內存中生成一個新的PassObj對象,然後把這個PassObj的引用賦給變量objA,第二句是把PassObj對象的引用又賦給了變量objB。此時objA和objB是兩個完全一致的變量,以後任何對objA的改變都等同於對objB的改變。

  即使明白了Java語言中的"指針"概念也許還會不經意間犯下面的錯誤。

  Hashtable真的能存儲對象嗎?

  看一看下面的很簡單的代碼,先是聲明了一個Hashtable和StringBuffer對象,然後分四次把StriingBuffer對象放入到Hashtable表中,在每次放入之前都對這個StringBuffer對象append()了一些新的字符串:

  package reference;

  import Java.util.*;

  public class HashtableAdd{

  public static void main(String[] args){

  Hashtable ht = new Hashtable();

  StringBuffer sb = new StringBuffer();

  sb.append("abc,");

  ht.put("1",sb);

  sb.append("def,");

  ht.put("2",sb);

  sb.append("mno,");

  ht.put("3",sb);

  sb.append("xyz.");

  ht.put("4",sb);

  int numObj=0;

  Enumeration it = ht.elements();

  while(it.hasMoreElements()){

  System.out.print("get StringBufffer "+(++numObj)+" from Hashtable: ");

  System.out.println(it.nextElement());

  }

  }

  }

  如果你認為輸出的結果是:

  get StringBufffer 1 from Hashtable: abc,

  get StringBufffer 2 from Hashtable: abc,def,

  get StringBufffer 3 from Hashtable: abc,def,mno,

  get StringBufffer 4 from Hashtable: abc,def,mno,xyz.

  那麼你就要回過頭再仔細看一看上一個問題了,把對象時作為入口參數傳給函數,實質上是傳遞了對象的引用,向Hashtable傳遞StringBuffer對象也是只傳遞了這個StringBuffer對象的引用!每一次向Hashtable表中put一次StringBuffer,並沒有生成新的StringBuffer對象,只是在Hashtable表中又放入了一個指向同一StringBuffer對象的引用而已。

  對Hashtable表存儲的任何一個StringBuffer對象(更確切的說應該是對象的引用)的改動,實際上都是對同一個"StringBuffer"的改動。所以Hashtable並不能真正存儲能對象,而只能存儲對象的引用。也應該知道這條原則對與Hashtable相似的Vector, List, Map, Set等都是一樣的。

  上面的例程的實際輸出的結果是:

  /* RUN RESULT

  get StringBufffer 1 from Hashtable: abc,def,mno,xyz.

  get StringBufffer 2 from Hashtable: abc,def,mno,xyz.

  get StringBufffer 3 from Hashtable: abc,def,mno,xyz.

  get StringBufffer 4 from Hashtable: abc,def,mno,xyz.

  */

  類,對象與引用

  Java最基本的概念就是類,類包括函數和變量。如果想要應用類,就要把類生成對象,這個過程被稱作"類的實例化"。有幾種方法把類實例化成對象,最常用的就是用"new"操作符。類實例化成對象後,就意味著要在內存中占據一塊空間存放實例。想要對這塊空間操作就要應用到對象的引用。引用在Java語言中的體現就是變量,而變量的類型就是這個引用的對象。雖然在語法上可以在生成一個對象後直接調用該對象的函數或變量,如:

  new String("Hello NDP")).substring(0,3)  //RETURN RESULT: Hel

  但由於沒有相應的引用,對這個對象的使用也只能局限這條語句中了。

  產生:引用總是在把對象作參數"傳遞"的過程中自動發生,不需要人為的產生,也不能人為的控制引用的產生。這個傳遞包括把對象作為函數的入口參數的情況,也包括用"="進行對象賦值的時候。

  范圍:只有局部的引用,沒有局部的對象。引用在Java語言的體現就是變量,而變量在Java語言中是有范圍的,可以是局部的,也可以是全局的。

  生存期:程序只能控制引用的生存周期。對象的生存期是由Java控制。用"new Object()"語句生成一個新的對象,是在計算機的內存中聲明一塊區域存儲對象,只有Java的垃圾收集器才能決定在適當的時候回收對象占用的內存。

  沒有辦法阻止對引用的改動。

  什麼是"clone"?

  在實際編程過程中,我們常常要遇到這種情況:有一個對象A,在某一時刻A中已經包含了一些有效值,此時可能會需要一個和A完全相同新對象B,並且此後對B任何改動都不會影響到A中的值,也就是說,A與B是兩個獨立的對象,但B的初始值是由A對象確定的。在Java語言中,用簡單的賦值語句是不能滿足這種需求的。要滿足這種需求雖然有很多途徑,但實現clone()方法是其中最簡單,也是最高效的手段。

  Java的所有類都默認繼承java.lang.Object類,在Java.lang.Object類中有一個方法clone()。JDK API的說明文檔解釋這個方法將返回Object對象的一個拷貝。要說明的有兩點:一是拷貝對象返回的是一個新對象,而不是一個引用。二是拷貝對象與用new操作符返回的新對象的區別就是這個拷貝已經包含了一些原來對象的信息,而不是對象的初始信息。

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