集合中存的是引用,分析一道容易混淆的Java面试题

    我们自定义的类是以引用的形式放入集合,如果使用不当,会引发非常隐蔽的错误。就拿我经常问到的一个面试题来说明这个知识点。

    第一步,我们定义一个Car类型的类,其中只有一个int类型id属性。

    第二步,创建一个Car类的实例,假设是c,设置它的id是1。

    第三步,我们通过new关键字创建两个不同的ArrayList,分别是a1和a2,这里请注意我的描述,是创建两个不同的ArrayList,而不是一个,并把第二步里创建的c对象分别放入a1和a2。

    第四步,我们在a1这个ArrayList里,拿出c对象,并把它的id设置成2,同时不对存放在a2里的c对象做任何的修改。

    我的问题是,完成上述四步后,a2里存放的c对象的id是多少?1还是2?

    我们通过如下的CopyDemo.java来分析这个问题:    

1    import java.util.ArrayList;
2    //第一步,创建一个Car类,其中只有一个属性i
3    //通过构造函数,我们可以设置i的值,而且有针对i的get和set方法
4    class Car {
1        private int i;
2        public int getI() {return i;}
3        public void setI(int i) {this.i = i;    }
4        public Car(int i)    {this.i = i;    }
5    }
6    public class CopyDemo {
7        public static void main(String[] args) {
8           //第二步,创建一个Car的实例,其中的id是1 
9           Car c = new Car(1);
10           //第三步,创建两个不同的ArrayList
11           ArrayList<Car> a1 = new ArrayList<Car>();
12           ArrayList<Car> a2 = new ArrayList<Car>();
13           //通过add方法把c分别加入到a1和a2里
14           a1.add(c);
15           a2.add(c);
16           //第四步,修改a1中的c对象,但不修改a2中的c对象
17           a1.get(0).setI(2);
18           //最后通过打印查看a2里c对象的id
19           System.out.println(a2.get(0).getI());
20        }
21    }

    根据第19行的输出,虽然我们并没对a2里存放的c对象做任何的操作,但它的值也被改成了2,根据我面试下来的结果,估计有一半的初级程序员(工作经验3年以下)会回答错。

    原因是我们之前提到过的:集合里存放的是引用。下面我们来详细说明这点。

    第一,当执行完Car c = new Car(1);操作后,Java虚拟机会在内存里开辟一块空间存放id是1的c对象,假设这块空间的首地址是1000,那么c其实是指向1000号空间的引用。

    第二,我们其实是把c这个引用放入到两个不同的ArrayList里,大家可以通过下图来观察下效果。

    

    

    从上图里我们能看到,a1和a2里第一个元素存放的其实都是c这个引用。通过这个引用,都能指向到存放在1000号内存里id是1的这个c对象。

    当我们通过a1修改存放在其中的c对象时,其实是通过c这个引用直接改变了1000号里的id,由于a2里存放的引用也是指向1000号内存,所以虽然我们并没有改变过a2里的c对象,但a2里的值也跟着变了。

    在实际项目里,可能会遇到类似的问题。比如我们把同一份变量放入两个不同的集合对象里,我们的本意是,在一个集合里给该变量做个备份,只在另外一个集合里修改。但根据上文的描述,即使我们只在其中一个集合里做修改,这个修改会影响到另外一个我们企图做备份的集合,这和我们想当然的结果不一样。

    如果要正确地实现“一个集合做备份另一个集合做修改”的效果,我们就得通过clone方法来实现深拷贝了,来看DeepCopy.java这个例子。    

1    import java.util.ArrayList;
2    //实现Cloneable接口,重写其中的clone方法
3    class CarForDeepCopy implements Cloneable {
4        private int i;
5        public int getI() {return i;}
6        public void setI(int i) {this.i = i;}
7    //构造函数
8        public CarForDeepCopy(int i)
9        {this.i = i;}
10        //调用父类的clone完成对象的拷贝
11        public Object clone() throws CloneNotSupportedException 
12    {  return super.clone();    }
13    }
14    public class DeepCopy {
15        public static void main(String[] args) {
16            CarForDeepCopy c1 = new CarForDeepCopy(1);
17         //通过clone方法把c1做个备份         
18            CarForDeepCopy c2 = null;
19            try {
20                c2 = (CarForDeepCopy)c1.clone();
21            } catch (CloneNotSupportedException e) {
22                e.printStackTrace();
23            }
24            ArrayList<CarForDeepCopy> a1 = new ArrayList<CarForDeepCopy>();
25            ArrayList<CarForDeepCopy> a2 = new ArrayList<CarForDeepCopy>();
26            a1.add(c1);
27            a2.add(c2);
28            //修改a1中的c对象的id为2 
29        a1.get(0).setI(2);
30        //输出依然是1
31            System.out.println(a2.get(0).getI());
32        }
33    }

    为了实现clone,我们自定义的类必须要像第3行那样实现Cloneable接口;同时像第11行那样重写clone方法。其中我们可以像第12行那样,通过super调用父类的clone方法来完成内容的拷贝。

    在第20行里,我们通过调用c1对象的clone方法在内存里创建另外一个CarForDeepCopy对象,随后当我们通过第26和27行把c1和c2放入到两个ArrayList后,在内存里存储的结构如下图所示。

    

    从中我们能看到,c1被clone后,系统会开辟一块新的空间用以存放和c1相同的内容,并用c2指向这块内存。

    这样a1和a2两个ArrayList就通过c1和c2这两个不同的引用指向了两块不同的内存空间,所以a1的修改不会影响到a2对象。

 

关键词:我们 对象 arraylist 通过 car 引用 clone 一个 集合 carfordeepcopy

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