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Java对象及其引用

时间:2012-02-22 23:02来源:知行网www.zhixing123.cn 编辑:麦田守望者

关于对象与引用之间的一些基本概念。

初学Java时,在很长一段时间里,总觉得基本概念很模糊。后来才知道,在许多Java书中,把对象和对象的引用混为一谈。可是,如果我分不清对象与对象引用,

那实在没法很好地理解下面的面向对象技术。把自己的一点认识写下来,或许能让初学Java的朋友们少走一点弯路。

为便于说明,我们先定义一个简单的类:

class Vehicle {

int passengers;

int fuelcap;

int mpg;

}

有了这个模板,就可以用它来创建对象:

Vehicle veh1 = new Vehicle();

通常把这条语句的动作称之为创建一个对象,其实,它包含了四个动作。

1)右边的“new Vehicle”,是以Vehicle类为模板,在堆空间里创建一个Vehicle类对象(也简称为Vehicle对象)。

2)末尾的()意味着,在对象创建后,立即调用Vehicle类的构造函数,对刚生成的对象进行初始化。构造函数是肯定有的。如果你没写,Java会给你补上一个默认的构造函数。

3)左边的“Vehicle veh 1”创建了一个Vehicle类引用变量。所谓Vehicle类引用,就是以后可以用来指向Vehicle对象的对象引用。

4)“=”操作符使对象引用指向刚创建的那个Vehicle对象。

我们可以把这条语句拆成两部分:

Vehicle veh1;

veh1 = new Vehicle();

效果是一样的。这样写,就比较清楚了,有两个实体:一是对象引用变量,一是对象本身。

在堆空间里创建的实体,与在数据段以及栈空间里创建的实体不同。尽管它们也是确确实实存在的实体,但是,我们看不见,也摸不着。不仅如此,

我们仔细研究一下第二句,找找刚创建的对象叫什么名字?有人说,它叫“Vehicle”。不对,“Vehicle”是类(对象的创建模板)的名字。

一个Vehicle类可以据此创建出无数个对象,这些对象不可能全叫“Vehicle”。

对象连名都没有,没法直接访问它。我们只能通过对象引用来间接访问对象。

为了形象地说明对象、引用及它们之间的关系,可以做一个或许不很妥当的比喻。对象好比是一只很大的气球,大到我们抓不住它。引用变量是一根绳, 可以用来系汽球。

如果只执行了第一条语句,还没执行第二条,此时创建的引用变量veh1还没指向任何一个对象,它的值是null。引用变量可以指向某个对象,或者为null。

它是一根绳,一根还没有系上任何一个汽球的绳。执行了第二句后,一只新汽球做出来了,并被系在veh1这根绳上。我们抓住这根绳,就等于抓住了那只汽球。

再来一句:

Vehicle veh2;

就又做了一根绳,还没系上汽球。如果再加一句:

veh2 = veh1;

系上了。这里,发生了复制行为。但是,要说明的是,对象本身并没有被复制,被复制的只是对象引用。结果是,veh2也指向了veh1所指向的对象。两根绳系的是同一只汽球。

如果用下句再创建一个对象:

veh2 = new Vehicle();

则引用变量veh2改指向第二个对象。

从以上叙述再推演下去,我们可以获得以下结论:

(1)一个对象引用可以指向0个或1个对象(一根绳子可以不系汽球,也可以系一个汽球);

(2)一个对象可以有N个引用指向它(可以有N条绳子系住一个汽球)。

如果再来下面语句:

veh1 = veh2;

按上面的推断,veh1也指向了第二个对象。这个没问题。问题是第一个对象呢?没有一条绳子系住它,它飞了。多数书里说,它被Java的垃圾回收机制回收了。

这不确切。正确地说,它已成为垃圾回收机制的处理对象。至于什么时候真正被回收,那要看垃圾回收机制的心情了。

由此看来,下面的语句应该不合法吧?至少是没用的吧?

new Vehicle();

不对。它是合法的,而且可用的。譬如,如果我们仅仅为了打印而生成一个对象,就不需要用引用变量来系住它。最常见的就是打印字符串:

System.out.println(“I am Java!”);

字符串对象“I am Java!”在打印后即被丢弃。有人把这种对象称之为临时对象。

对象与引用的关系将持续到对象回收。

 

Java对象及引用

 

Java对象及引用是容易混淆却又必须掌握的基础知识,本章阐述Java对象和引用的概念,以及与其密切相关的参数传递。

 

先看下面的程序:

StringBuffer s;

s = new StringBuffer("Hello World!");

第一个语句仅为引用(reference)分配了空间,而第二个语句则通过调用类(StringBuffer)的构造函数StringBuffer(String str)为类生成了一个实例(或称为对象)。这两个操作被完成后,对象的内容则可通过s进行访问——在Java里都是通过引用来操纵对象的。

 

Java对象和引用的关系可以说是互相关联,却又彼此独立。彼此独立主要表现在:引用是可以改变的,它可以指向别的对象,譬如上面的s,你可以给它另外的对象,如:

s = new StringBuffer("Java");

这样一来,s就和它指向的第一个对象脱离关系。

 

从存储空间上来说,对象和引用也是独立的,它们存储在不同的地方,对象一般存储在堆中,而引用存储在速度更快的堆栈中。

 

引用可以指向不同的对象,对象也可以被多个引用操纵,如:

StringBuffer s1 = s;

这条语句使得s1和s指向同一个对象。既然两个引用指向同一个对象,那么不管使用哪个引用操纵对象,对象的内容都发生改变,并且只有一份,通过s1和s得到的内容自然也一样,(String除外,因为String始终不变,String s1=”AAAA”; String s=s1,操作s,s1由于始终不变,所以为s另外开辟了空间来存储s,)如下面的程序:

StringBuffer s;

s = new StringBuffer("Java");

StringBuffer s1 = s;

s1.append(" World");

System.out.println("s1=" + s1.toString());//打印结果为:s1=Java World

System.out.println("s=" + s.toString());//打印结果为:s=Java World

 

上面的程序表明,s1和s打印出来的内容是一样的,这样的结果看起来让人非常疑惑,但是仔细想想,s1和s只是两个引用,它们只是操纵杆而已,它们指向同一个对象,操纵的也是同一个对象,通过它们得到的是同一个对象的内容。这就像汽车的刹车和油门,它们操纵的都是车速,假如汽车开始的速度是80,然后你踩了一次油门,汽车加速了,假如车速升到了120,然后你踩一下刹车,此时车速是从120开始下降的,假如下降到60,再踩一次油门,车速则从60开始上升,而不是从第一次踩油门后的120开始。也就是说车速同时受油门和刹车影响,它们的影响是累积起来的,而不是各自独立(除非刹车和油门不在一辆车上)。所以,在上面的程序中,不管使用s1还是s操纵对象,它们对对象的影响也是累积起来的(更多的引用同理)。

 

只有理解了对象和引用的关系,才能理解参数传递。

一般面试题中都会考Java传参的问题,并且它的标准答案是Java只有一种参数传递方式:那就是按值传递,即Java中传递任何东西都是传值。如果传入方法的是基本类型的东西,你就得到此基本类型的一份拷贝。如果是传递引用,就得到引用的拷贝。

 

一般来说,对于基本类型的传递,我们很容易理解,而对于对象,总让人感觉是按引用传递,看下面的程序:

public class ObjectRef {

 

//基本类型的参数传递

public static void testBasicType(int m) {

System.out.println("m=" + m);//m=50

m = 100;

System.out.println("m=" + m);//m=100

}

 

//参数为对象,不改变引用的值 ??????

public static void add(StringBuffer s) {

s.append("_add");

}

 

//参数为对象,改变引用的值 ?????

public static void changeRef(StringBuffer s) {

s = new StringBuffer("Java");

}

 

public static void main(String[] args) {

int i = 50;

testBasicType(i);

System.out.println(i);//i=50

StringBuffer sMain = new StringBuffer("init");

System.out.println("sMain=" + sMain.toString());//sMain=init

add(sMain);

System.out.println("sMain=" + sMain.toString());//sMain=init_add

changeRef(sMain);

System.out.println("sMain=" + sMain.toString());//sMain=init_add

}

}

以上程序的允许结果显示出,testBasicType方法的参数是基本类型,尽管参数m的值发生改变,但并不影响i。

add方法的参数是一个对象,当把sMain传给参数s时,s得到的是sMain的拷贝,所以s和sMain指向同一个对象,因此,使用s操作影响的其实就是sMain指向的对象,故调用add方法后,sMain指向的对象的内容发生了改变。

在changeRef方法中,参数也是对象,当把sMain传给参数s时,s得到的是sMain的拷贝,但与add方法不同的是,在方法体内改变了s指向的对象(也就是s指向了别的对象,牵着气球的绳子换气球了),给s重新赋值后,s与sMain已经毫无关联,它和sMain指向了不同的对象,所以不管对s做什么操作,都不会影响sMain指向的对象,故调用changeRef方法前后sMain指向的对象内容并未发生改变。

 

对于add方法的调用结果,可能很多人会有这种感觉:这不明明是按引用传递吗?对于这种问题,还是套用Bruce Eckel的话:这依赖于你如何看待引用,最终你会明白,这个争论并没那么重要。真正重要的是,你要理解,传引用使得(调用者的)对象的修改变得不可预期。

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