Java初學者必須瞭解的基礎問題

  對於這個系列裏的問題,每個學Java的人都應該搞懂。當然,如果只是學Java玩玩就無所謂了。如果你認爲自己已經超越初學者了,卻不很懂這些問題,請將你自己重歸初學者行列。

  問題一:我聲明瞭什麼!

  String s = "Hello world!";

  許多人都做過這樣的事情,但是,我們到底聲明瞭什麼?回答通常是:一個String,內容是“Hello world!”。這樣模糊的回答通常是概念不清的根源。如果要準確的回答,一半的人大概會回答錯誤。
  這個語句聲明的是一個指向對象的引用,名爲“s”,可以指向類型爲String的任何對象,目前指向"Hello world!"這個String類型的對象。這就是真正發生的事情。我們並沒有聲明一個String對象,我們只是聲明瞭一個只能指向String對象的引用變量。所以,如果在剛纔那句語句後面,如果再運行一句:

  String string = s;

  我們是聲明瞭另外一個只能指向String對象的引用,名爲string,並沒有第二個對象產生,string還是指向原來那個對象,也就是,和s指向同一個對象。

  問題二:"=="和equals方法究竟有什麼區別?

  ==操作符專門用來比較變量的值是否相等。比較好理解的一點是:

  int a=10;
  int b=10;

  則a==b將是true。

  但不好理解的地方是:

  String a=new String("foo");
  String b=new String("foo");

  則a==b將返回false。

  對象變量其實是一個引用,它們的值是指向對象所在的內存地址,而不是對象本身。a和b都使用了new操作符,意味着將在內存中產生兩個內容爲"foo"的字符串,既然是“兩個”,它們自然位於不同的內存地址。a和b的值其實是兩個不同的內存地址的值,所以使用"=="操作符,結果會是false。誠然,a和b所指的對象,它們的內容都是"foo",應該是“相等”,但是==操作符並不涉及到對象內容的比較。
  對象內容的比較,正是equals方法做的事。

  看一下Object對象的equals方法是如何實現的:

  boolean equals(Object o){
   return this==o;
  }

  Object對象默認使用了==操作符。所以如果你自創的類沒有覆蓋equals方法,那你的類使用equals和使用==會得到同樣的結果。同樣也可以看出,Object的equals方法沒有達到equals方法應該達到的目標:比較兩個對象內容是否相等。因爲答案應該由類的創建者決定,所以Object把這個任務留給了類的創建者。

  看一下一個極端的類:

  Class Monster{
   private String content;
   ...
   boolean equals(Object another){ return true;}
  }

  我覆蓋了equals方法。這個實現會導致無論Monster實例內容如何,它們之間的比較永遠返回true。

  所以當你是用equals方法判斷對象的內容是否相等,請不要想當然。因爲可能你認爲相等,而這個類的作者不這樣認爲,而類的equals方法的實現是由他掌握的。如果你需要使用equals方法,或者使用任何基於散列碼的集合(HashSet,HashMap,HashTable),請察看一下java doc以確認這個類的equals邏輯是如何實現的。

  問題三:String到底變了沒有?

  沒有。因爲String被設計成不可變(immutable)類,所以它的所有對象都是不可變對象。請看下列代碼:

  String s = "Hello";
  s = s + " world!";

  s所指向的對象是否改變了呢?從本系列第一篇的結論很容易導出這個結論。我們來看看發生了什麼事情。在這段代碼中,s原先指向一個String對象,內容是"Hello",然後我們對s進行了+操作,那麼s所指向的那個對象是否發生了改變呢?答案是沒有。這時,s不指向原來那個對象了,而指向了另一個String對象,內容爲"Hello world!",原來那個對象還存在於內存之中,只是s這個引用變量不再指向它了。

  通過上面的說明,我們很容易導出另一個結論,如果經常對字符串進行各種各樣的修改,或者說,不可預見的修改,那麼使用String來代表字符串的話會引起很大的內存開銷。因爲String對象建立之後不能再改變,所以對於每一個不同的字符串,都需要一個String對象來表示。這時,應該考慮使用StringBuffer類,它允許修改,而不是每個不同的字符串都要生成一個新的對象。並且,這兩種類的對象轉換十分容易。

  同時,我們還可以知道,如果要使用內容相同的字符串,不必每次都new一個String。例如我們要在構造器中對一個名叫s的String引用變量進行初始化,把它設置爲初始值,應當這樣做:

  public class Demo {
   private String s;
   ...
   public Demo {
    s = "Initial Value";
   }
   ...
  }

  而非

  s = new String("Initial Value");

  後者每次都會調用構造器,生成新對象,性能低下且內存開銷大,並且沒有意義,因爲String對象不可改變,所以對於內容相同的字符串,只要一個String對象來表示就可以了。也就說,多次調用上面的構造器創建多個對象,他們的String類型屬性s都指向同一個對象。

  上面的結論還基於這樣一個事實:對於字符串常量,如果內容相同,Java認爲它們代表同一個String對象。而用關鍵字new調用構造器,總是會創建一個新的對象,無論內容是否相同。

  至於爲什麼要把String類設計成不可變類,是它的用途決定的。其實不只String,很多Java標準類庫中的類都是不可變的。在開發一個系統的時候,我們有時候也需要設計不可變類,來傳遞一組相關的值,這也是面向對象思想的體現。不可變類有一些優點,比如因爲它的對象是隻讀的,所以多線程併發訪問也不會有任何問題。當然也有一些缺點,比如每個不同的狀態都要一個對象來代表,可能會造成性能上的問題。所以Java標準類庫還提供了一個可變版本,即StringBuffer。

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