Java物件傳遞與返回的細節問題詳析

2022-11-05 14:01:39

1.傳遞參照

在一個方法中將一個物件的參照傳遞給另外一個方法，參照指向的物件是同一個

public class Person {
	int age;
	String name;
	public Person(int age, String name) {
		this.age = age;
		this.name = name;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		Person p=new Person(18, "tom");
		System.out.println("main:  "+p);
		f(p);
	}
	public static void f(Person p) {
		System.out.println("f():  "+p);
	}
}

參照別名

public static void main(String[] args) {
		Person p=new Person(18, "tom");
		Person p2=p;
		p2.age++;
		System.out.println(p.age);//19	
	}

參照p和p2指向的是同一個物件，p2對物件的屬性進行操作，當使用參照p存取物件的屬性時當然也改變，同樣的情況也發生在物件參照在方法之間的傳遞，如下面的程式碼：

public static void main(String[] args) {
		Person p=new Person(18, "tom");
		f(p);
		System.out.println(p.age);//19	
	}
	public static void f(Person p) {
		p.age++;
	}

2. 建立本地副本

幾個概念：

參照別名會在方法引數是物件型別時自動發生
沒有本地物件，只有本地參照（方法中建立的物件存在於堆中，只有參照變數存在於方法棧中）
參照是有作用域的，而物件沒有
Java中的物件的生命週期並不是一個問題（垃圾回收機制）

2.1 值傳遞

Java中方法之間只有值傳遞

傳遞基本型別時，傳遞的是基本型別的值的拷貝

public static void main(String[] args) {
		int a=100;
		change(a);
		System.out.println(a);//100 不受影響
	}
	public static void change(int a) {
		a=99;
	}

傳遞物件時，傳遞的是物件的參照拷貝

public static void main(String[] args) {
		Person p=new Person(18, "tom");
		f(p);
		System.out.println(p.age);//還是18 f()中p指向了一個新的物件 不影響main函數
	}
	public static void f(Person p) {
		p=new Person(20, "bob");
	}

傳遞物件時如果在另外一個方法中對物件的屬性進行操作會對main方法產生“副作用”，但是如果只是簡單的對參照進行操作是沒有影響的

2.2 物件克隆

步驟：

類實現Cloneable空介面，預設情況下不希望所有的類都有克隆能力，當需要某個類有克隆能力時就需要實現該介面作為一種“可克隆”的標記，否則克隆時會報錯CloneNotSupportedException

public interface Cloneable {
}

重寫clone方法，clone方法是Object類中的，它在Object類中的是一個protected的本地方法，需要重寫，加上public修飾符，否則只能在當前類中使用clone方法

 protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

public class Person implements Cloneable {
	int age;
	String name;
	public Person(int age, String name) {
		this.age = age;
		this.name = name;
	}
	
	public Person clone() throws CloneNotSupportedException  {
			return (Person) super.clone();
	}
	
	public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
		Person p1=new Person(18, "tom");
		Person p2=p1.clone();
		System.out.println(p1+"   name: "+p1.name+"  age: "+p1.age);
		System.out.println(p2+"   name: "+p2.name+"  age: "+p2.age);
	}
}

重寫clone方法時實際是就是呼叫Object類中的本地clone方法，Object類中的clone方法做了哪些工作？

Object類中clone方法負責建立正確大小的儲存空間，並執行了從原始物件中所有二進位制位到新物件記憶體中的按位元複製。

2.3 淺拷貝問題

場景：Person類中增加一個參照型別的屬性Country, 表示這個人所屬的國家，然後進行克隆

package test;

class Country{
	String nation;

	public Country(String nation) {
		super();
		this.nation = nation;
	}
	
}
public class Person implements Cloneable {
	int age;
	String name;
	Country country;
	public Person(int age, String name,Country country) {
		this.age = age;
		this.name = name;
		this.country=country;
	}
	
	public Person clone() throws CloneNotSupportedException  {
			return (Person) super.clone();
	}
	
	public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
		Country country=new Country("China");
		Person p1=new Person(18, "tom",country);
		Person p2=p1.clone();
		System.out.println(p1+"   name: "+p1.name+"  age: "+p1.age+"  country: "+p1.country);
		System.out.println(p2+"   name: "+p2.name+"  age: "+p2.age+"  country: "+p2.country);
		p1.name="bob";
		p1.country.nation="America";
		System.out.println(p1+"   name: "+p1.name+"  age: "+p1.age+"  country: "+p1.country.nation);
		System.out.println(p2+"   name: "+p2.name+"  age: "+p2.age+"  country: "+p2.country.nation);
	}
}

問題描述：當Person類中有一個參照型別屬性時，對於基本型別資料和String型別是對值進行拷貝的，因此改變p1的name不影響p2的name, 但是對於Country這種參照型別，在clone時僅僅是拷貝了一份物件的參照，拷貝的參照和原來的參照指向的是同一個物件，因此p1改變country的屬性時，p2的country的屬性也發生了改變

2.4 深拷貝

解決淺拷貝問題的關鍵點在於不僅僅是拷貝參照，而且要拷貝一份參照指向的物件，深拷貝有兩種方式：

逐個對參照指向的物件進行淺拷貝
使用序列化方式進行深拷貝

2.4.1 參照型別逐個淺拷貝

如果一個類A中有多個參照型別，那麼這些參照型別的類需要實現 Cloneable介面，在對A的物件進行克隆時，逐個淺拷貝其中的參照型別

eg: Person類中有Country參照型別，在進行clone時，單獨對country進行淺拷貝

package test;

class Country implements Cloneable{
	String nation;

	public Country(String nation) {
		super();
		this.nation = nation;
	}
	public Country clone() throws CloneNotSupportedException  {
		return (Country) super.clone();
}
	
}
public class Person implements Cloneable {
	int age;
	String name;
	Country country;
	public Person(int age, String name,Country country) {
		this.age = age;
		this.name = name;
		this.country=country;
	}
	
	public Person clone() throws CloneNotSupportedException  {
			
			Person p=null;
			p=(Person) super.clone();
			p.country=p.country.clone();//對country進行淺拷貝
			return p;
	}
	
	public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
		Country country=new Country("China");
		Person p1=new Person(18, "tom",country);
		Person p2=p1.clone();
		System.out.println(p1+"   name: "+p1.name+"  age: "+p1.age+"  country: "+p1.country);
		System.out.println(p2+"   name: "+p2.name+"  age: "+p2.age+"  country: "+p2.country);
		p1.name="bob";
		p1.country.nation="America";
		System.out.println(p1+"   name: "+p1.name+"  age: "+p1.age+"  country: "+p1.country.nation);
		System.out.println(p2+"   name: "+p2.name+"  age: "+p2.age+"  country: "+p2.country.nation);
		
	}
}

2.4.2 序列化方式進行深拷貝

package test;

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;

class Country implements Serializable{

	private static final long serialVersionUID = 1L;
	String nation;

	public Country(String nation) {
		super();
		this.nation = nation;
	}
	
}
	

public class Person implements Cloneable,Serializable {
	private static final long serialVersionUID = 1L;
	int age;
	String name;
	Country country;
	public Person(int age, String name,Country country) {
		this.age = age;
		this.name = name;
		this.country=country;
	}
	
	public Person clone() throws CloneNotSupportedException  {
			
			Person p=null;
			ObjectInputStream ois=null;
			ObjectOutputStream oos=null;
			ByteArrayInputStream bais=null;
			ByteArrayOutputStream baos=null;
			
			try {
				baos=new ByteArrayOutputStream();
				oos=new ObjectOutputStream(baos);
				oos.writeObject(this);//Person物件序列化 序列化寫入到baos流中
				
				
				bais=new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
				ois=new ObjectInputStream(bais);//從baos流中讀取資料到ois
				p=(Person) ois.readObject();//ois讀取物件資料
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}finally {
				if(bais!=null)
					try {
						bais.close();
					} catch (IOException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				if(baos!=null)
					try {
						baos.close();
					} catch (IOException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				if(oos!=null)
					try {
						oos.close();
					} catch (IOException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				if(ois!=null)
					try {
						ois.close();
					} catch (IOException e) {
						e.printStackTrace();
					}
			}

			return p;
	}
	
	public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
		Country country=new Country("China");
		Person p1=new Person(18, "tom",country);
		Person p2=p1.clone();
		System.out.println(p1+"   name: "+p1.name+"  age: "+p1.age+"  country: "+p1.country);
		System.out.println(p2+"   name: "+p2.name+"  age: "+p2.age+"  country: "+p2.country);
		p1.name="bob";
		p1.country.nation="America";
		System.out.println(p1+"   name: "+p1.name+"  age: "+p1.age+"  country: "+p1.country.nation);
		System.out.println(p2+"   name: "+p2.name+"  age: "+p2.age+"  country: "+p2.country.nation);
		
	}
}