簡單談?wù)凧ava中String類型的參數(shù)傳遞問題
提要:本文從實現(xiàn)原理的角度上闡述和剖析了:在Java語言中,以 String 作為類型的變量在作為方法參數(shù)時所表現(xiàn)出的“非對象”的特性。
一、最開始的示例
寫代碼最重要的就是實踐,不經(jīng)過反復(fù)試驗而得出的說辭只能說是憑空遐想罷了。所以,在本文中首先以一個簡單示例來拋出核心話題:
public class StringAsParamOfMethodDemo {
public static void main(String[] args) {
StringAsParamOfMethodDemo StringAsParamOfMethodDemo = new StringAsParamOfMethodDemo();
StringAsParamOfMethodDemo.testA();
}
private void testA() {
String originalStr = "original";
System.out.println("Test A Begin:");
System.out.println("The outer String: " + originalStr);
simpleChangeString(originalStr);
System.out.println("The outer String after inner change: " + originalStr);
System.out.println("Test A End.");
System.out.println();
}
public void simpleChangeString(String original) {
original = original + " is changed!";
System.out.println("The changed inner String: " + original);
}
}
這段代碼的邏輯是這樣的:先賦值一個String類型的局部變量,然后把這個變量作為參數(shù)送進一個方法中,在這個方法中改變該變量的值。編譯運行之后,發(fā)現(xiàn)輸出結(jié)果是這樣的:
Test A Begin: The outer String: original The changed inner String: original is changed! The outer String after inner change: original Test A End.
這個結(jié)果表明在方法內(nèi)部對String類型的變量的重新賦值操作并沒有對這個變量的原型產(chǎn)生任何影響。好了,這個示例的邏輯和運行結(jié)果都展示清楚了,接下來我們來對這個小程序進行分析。在這之前我們先來回顧下Java中所謂的“傳值”和“傳引用”問題。
二、Java中的“傳值”和“傳引用”問題
許多初學(xué)Java的程序員都在這個問題上有所思索,那是因為這是所謂的“C語言的傳值和傳指針問題”在Java語言上同類表現(xiàn)。
最后得出的結(jié)論是:
在Java中,當(dāng)基本類型作為參數(shù)傳入方法時,無論該參數(shù)在方法內(nèi)怎樣被改變,外部的變量原型總是不變的,代碼類似上面的示例:
int number = 0;
changeNumber(number) {number++}; //改變送進的int變量
System.out.println(number); //這時number依然為0
這就叫做“值傳遞”,即方法操作的是參數(shù)變量(也就是原型變量的一個值的拷貝)改變的也只是原型變量的一個拷貝而已,而非變量本身。所以變量原型并不會隨之改變。
但當(dāng)方法傳入的參數(shù)為非基本類型時(也就是說是一個對象類型的變量), 方法改變參數(shù)變量的同時變量原型也會隨之改變,代碼同樣類似上面的示例:
StringBuffer strBuf = new StringBuffer(“original”);
changeStringBuffer(strBuf) {strbuf.apend(“ is changed!”)} //改變送進的StringBuffer變量
System.out.println(strBuf); //這時strBuf的值就變?yōu)榱薿riginal is changed!
這種特性就叫做“引用傳遞”,也叫做傳址,即方法操作參數(shù)變量時是拷貝了變量的引用,而后通過引用找到變量(在這里是對象)的真正地址,并對其進行操作。當(dāng)該方法結(jié)束后,方法內(nèi)部的那個參數(shù)變量隨之消失。但是要知道這個變量只是對象的一個引用而已,它只是指向了對象所在的真實地址,而非對象本身,所以它的消失并不會帶來什么負面影響?;仡^來看原型變量,原型變量本質(zhì)上也是那個對象的一個引用(和參數(shù)變量是一樣一樣的),當(dāng)初對參數(shù)變量所指對象的改變就根本就是對原型變量所指對象的改變。所以原型變量所代表的對象就這樣被改變了,而且這種改變被保存了下來。
了解了這個經(jīng)典問題,很多細心的讀者肯定會立刻提出新的疑問:“可是String類型在Java語言中屬于非基本類型??!它在方法中的改變?yōu)槭裁礇]有被保存下來呢!”的確,這是個問題,而且這個新疑問幾乎推翻了那個經(jīng)典問題的全部結(jié)論。真是這樣么?好,現(xiàn)在我們就來繼續(xù)分析。
三、關(guān)于String參數(shù)傳遞問題的曲解之一——直接賦值與對象賦值
String類型的變量作為參數(shù)時怎么會像基本類型變量那樣以傳值方式傳遞呢?關(guān)于這個問題,有些朋友給出過解釋,但可惜并不正確。
一種解釋就是,對String類型的變量賦值時并沒有new出對象,而是直接用字符串賦值,所以Java就把這個String類型的變量當(dāng)作基本類型看待了。即,應(yīng)該String str = new String(“original”);,而不是String str = “original”;。這是問題所在么?我們來為先前的示例稍微改造下,運行之后看看結(jié)果就知道了。改造后的代碼如下:
private void testB() {
String originalStr = new String("original");
System.out.println("Test B Begin:");
System.out.println("The outer String: " + originalStr);
changeNewString(originalStr);
System.out.println("The outer String after inner change: " + originalStr);
System.out.println("Test B End:");
System.out.println();
}
public void changeNewString(String original) {
original = new String(original + " is changed!");
System.out.println("The changed inner String: " + original);
}
我們來看看這次運行結(jié)果是怎么樣的:
Test B Begin: The outer String: original The changed inner String: original is changed! The outer String after inner change: original Test B End.
實踐證明,這種說法是錯的。
實際上,字符串直接賦值和用new出的對象賦值的區(qū)別僅僅在于存儲方式不同。
簡單說明下:
字符串直接賦值時,String類型的變量所引用的值是存儲在類的常量池中的。因為original本身是個字符串常量,另一方面String是個不可變類型,所以這個String類型的變量相當(dāng)于是對一個常量的引用。這種情況下,變量的內(nèi)存空間大小是在編譯期就已經(jīng)確定的。
而new對象的方式是將original存儲到String對象的內(nèi)存空間中,而這個存儲動作是在運行期進行的。在這種情況下,Java并不是把original這個字符串當(dāng)作常量對待的,因為這時它是作為創(chuàng)建String對象的參數(shù)出現(xiàn)的。
所以對String的賦值方式和其參數(shù)傳值問題并沒有直接聯(lián)系??傊?,這種解釋并不是正解。
四、關(guān)于String參數(shù)傳遞問題的曲解之二——“=”變值與方法變值
又有些朋友認為,變值不同步的問題是處在改變值的方式上。
這種說法認為:“在Java 中,改變參數(shù)的值有兩種情況,第一種,使用賦值號“=”直接進行賦值使其改變;第二種,對于某些對象的引用,通過一定途徑對其成員數(shù)據(jù)進行改變,如通過對象的本身的方法。對于第一種情況,其改變不會影響到被傳入該參數(shù)變量的方法以外的數(shù)據(jù),或者直接說源數(shù)據(jù)。而第二種方法,則相反,會影響到源數(shù)據(jù)——因為引用指示的對象沒有變,對其成員數(shù)據(jù)進行改變則實質(zhì)上是改變的該對象。”
這種方式聽起來似乎有些…,我們還是用老辦法,編寫demo,做個小試驗,代碼如下:
private void testC() {
String originalStr = new String("original");
System.out.println("Test C Begin:");
System.out.println("The outer String: " + originalStr);
changeStrWithMethod(originalStr);
System.out.println("The outer String after inner change: " + originalStr);
System.out.println("Test C End.");
System.out.println();
}
private static void changeStrWithMethod(String original) {
original = original.concat(" is changed!");
System.out.println("The changed inner String: " + original);
}
結(jié)果如下:
Test C Begin: The outer String: original The changed inner String: original is changed! The outer String after inner change: original Test C End.
怎么樣,這證明了問題并不是出在這,又一個解釋在實踐論據(jù)下夭折了。
那到底是什么原因?qū)е铝诉@種狀況呢?
好了,不賣關(guān)子了,下面說下我的解釋。
五、String參數(shù)傳遞問題的癥結(jié)所在
其實,要想真正理解一個類或者一個API框架的最直接的方法就是看源碼。
下面我們來看看new出String對象的那小段代碼(String類中),也就是String類的構(gòu)造函數(shù):
public String(String original) {
int size = original.count;
char[] originalValue = original.value;
char[] v;
if (originalValue.length > size) {
// The array representing the String is bigger than the new
// String itself. Perhaps this constructor is being called
// in order to trim the baggage, so make a copy of the array.
int off = original.offset;
v = Arrays.copyOfRange(originalValue, off, off+size);
} else {
// The array representing the String is the same
// size as the String, so no point in making a copy.
v = originalValue;
}
this.offset = 0;
this.count = size;
this.value = v;
}
也許你注意到了里面的char[],這說明對String的存儲實際上通過char[]來實現(xiàn)的。怎么樣?其實就是一層窗戶紙。不知道大家還記不記得在Java API中定義的那些基本類型的包裝類。比如Integer是int包裝類、Float是float的包裝類等等。對這些包裝類的值操作實際上都是通過對其對應(yīng)的基本類型操作而實現(xiàn)的。是不是有所感悟了?對,String就相當(dāng)于是char[]的包裝類。包裝類的特質(zhì)之一就是在對其值進行操作時會體現(xiàn)出其對應(yīng)的基本類型的性質(zhì)。在參數(shù)傳遞時,包裝類就是如此體現(xiàn)的。所以,對于String在這種情況下的展現(xiàn)結(jié)果的解釋就自然而然得出了。同樣的,Integer、Float等這些包裝類和String在這種情況下的表現(xiàn)是相同的,具體的分析在這里就省略了,有興趣的朋友可以自己做做試驗。
這也就是為什么當(dāng)對字符串的操作在通過不同方法來實現(xiàn)的時候,推薦大家使用StringBuffer的真正原因了。至于StringBuffer為什么不會表現(xiàn)出String這種現(xiàn)象,大家再看看的StringBuffer的實現(xiàn)就會明白了,在此也不再贅述了。
六、寫在最后
由此String類型的參數(shù)傳遞問題的原理也就展現(xiàn)出來了。其實可以看出,只要分析方式正確,思考終究得出正確結(jié)論的。
正確分析方法的基礎(chǔ)有二:
1、多實踐:手千萬不要犯懶,實踐必會出真知。
2、基于原理:搞清楚程序邏輯的最直接最簡單的方式就是看源碼,這毋庸置疑。
只要基于這兩個基礎(chǔ)進行分析,在很多情況下會達到事半功倍的效果。這算是經(jīng)驗之談吧,也算是分析程序的“捷徑”方式之一。
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