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<title>新時代軟件教程:操作系統(tǒng) 主頁制作 服務器 設計軟件 網(wǎng)絡技術 編程語言 文字編輯</title>
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<p align="center"><big><strong>第12章 傳遞和返回對象</strong></big></p>
<div align="right">---（原著/Bruce Eckel 翻譯/Trans Bot）</div>
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到目前為止，讀者應對對象的“傳遞”有了一個較為深刻的認識，記住實際傳遞的只是一個句柄。<br>
在許多程序設計語言中，我們可用語言的“普通”方式到處傳遞對象，而且大多數(shù)時候都不會遇到問題。但有些時候卻不得不采取一些非常做法，使得情況突然變得稍微復雜起來（在C++中則是變得非常復雜）。Java亦不例外，我們十分有必要準確認識在對象傳遞和賦值時所發(fā)生的一切。這正是本章的宗旨。<br>
若讀者是從某些特殊的程序設計環(huán)境中轉(zhuǎn)移過來的，那么一般都會問到：“Java有指針嗎？”有些人認為指針的操作很困難，而且十分危險，所以一廂情愿地認為它沒有好處。同時由于Java有如此好的口碑，所以應該很輕易地免除自己以前編程中的麻煩，其中不可能夾帶有指針這樣的“危險品”。然而準確地說，Java是有指針的！事實上，Java中每個對象（除基本數(shù)據(jù)類型以外）的標識符都屬于指針的一種。但它們的使用受到了嚴格的限制和防范，不僅編譯器對它們有“戒心”，運行期系統(tǒng)也不例外。或者換從另一個角度說，Java有指針，但沒有傳統(tǒng)指針的麻煩。我曾一度將這種指針叫做“句柄”，但你可以把它想像成“安全指針”。和預備學校為學生提供的安全剪刀類似——除非特別有意，否則不會傷著自己，只不過有時要慢慢來，要習慣一些沉悶的工作。<br>
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12.1 傳遞句柄<br>
將句柄傳遞進入一個方法時，指向的仍然是相同的對象。一個簡單的實驗可以證明這一點（若執(zhí)行這個程序時有麻煩，請參考第3章3.1.2小節(jié)“賦值”）：<br>
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542頁程序<br>
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toString方法會在打印語句里自動調(diào)用，而PassHandles直接從Object繼承，沒有toString的重新定義。因此，這里會采用toString的Object版本，打印出對象的類，接著是那個對象所在的位置（不是句柄，而是對象的實際存儲位置）。輸出結(jié)果如下：<br>
p inside main(): PassHandles@1653748<br>
h inside f() : PassHandles@1653748<br>
可以看到，無論p還是h引用的都是同一個對象。這比復制一個新的PassHandles對象有效多了，使我們能將一個參數(shù)發(fā)給一個方法。但這樣做也帶來了另一個重要的問題。<br>
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12.1.1 別名問題<br>
“別名”意味著多個句柄都試圖指向同一個對象，就象前面的例子展示的那樣。若有人向那個對象里寫入一點什么東西，就會產(chǎn)生別名問題。若其他句柄的所有者不希望那個對象改變，恐怕就要失望了。這可用下面這個簡單的例子說明：<br>
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543頁程序<br>
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對下面這行：<br>
Alias1 y = x; // Assign the handle<br>
它會新建一個Alias1句柄，但不是把它分配給由new創(chuàng)建的一個新鮮對象，而是分配給一個現(xiàn)有的句柄。所以句柄x的內(nèi)容——即對象x指向的地址——被分配給y，所以無論x還是y都與相同的對象連接起來。這樣一來，一旦x的i在下述語句中增值：<br>
x.i++;<br>
y的i值也必然受到影響。從最終的輸出就可以看出：<br>
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544頁上程序<br>
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此時最直接的一個解決辦法就是干脆不這樣做：不要有意將多個句柄指向同一個作用域內(nèi)的同一個對象。這樣做可使代碼更易理解和調(diào)試。然而，一旦準備將句柄作為一個自變量或參數(shù)傳遞——這是Java設想的正常方法——別名問題就會自動出現(xiàn)，因為創(chuàng)建的本地句柄可能修改“外部對象”（在方法作用域之外創(chuàng)建的對象）。下面是一個例子：<br>
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544頁程序<br>
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輸出如下：<br>
x: 7<br>
Calling f(x)<br>
x: 8<br>
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方法改變了自己的參數(shù)——外部對象。一旦遇到這種情況，必須判斷它是否合理，用戶是否愿意這樣，以及是不是會造成問題。<br>
通常，我們調(diào)用一個方法是為了產(chǎn)生返回值，或者用它改變?yōu)槠湔{(diào)用方法的那個對象的狀態(tài)（方法其實就是我們向那個對象“發(fā)一條消息”的方式）。很少需要調(diào)用一個方法來處理它的參數(shù)；這叫作利用方法的“副作用”（Side
Effect）。所以倘若創(chuàng)建一個會修改自己參數(shù)的方法，必須向用戶明確地指出這一情況，并警告使用那個方法可能會有的后果以及它的潛在威脅。由于存在這些混淆和缺陷，所以應該盡量避免改變參數(shù)。<br>
若需在一個方法調(diào)用期間修改一個參數(shù)，且不打算修改外部參數(shù)，就應在自己的方法內(nèi)部制作一個副本，從而保護那個參數(shù)。本章的大多數(shù)內(nèi)容都是圍繞這個問題展開的。<br>
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12.2 制作本地副本<br>
稍微總結(jié)一下：Java中的所有自變量或參數(shù)傳遞都是通過傳遞句柄進行的。也就是說，當我們傳遞“一個對象”時，實際傳遞的只是指向位于方法外部的那個對象的“一個句柄”。所以一旦要對那個句柄進行任何修改，便相當于修改外部對象。此外：<br>
■參數(shù)傳遞過程中會自動產(chǎn)生別名問題<br>
■不存在本地對象，只有本地句柄<br>
■句柄有自己的作用域，而對象沒有<br>
■對象的“存在時間”在Java里不是個問題<br>
■沒有語言上的支持（如常量）可防止對象被修改（以避免別名的副作用）<br>
若只是從對象中讀取信息，而不修改它，傳遞句柄便是自變量傳遞中最有效的一種形式。這種做非常恰當；默認的方法一般也是最有效的方法。然而，有時仍需將對象當作“本地的”對待，使我們作出的改變只影響一個本地副本，不會對外面的對象造成影響。許多程序設計語言都支持在方法內(nèi)自動生成外部對象的一個本地副本（注釋①）。盡管Java不具備這種能力，但允許我們達到同樣的效果。<br>
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①：在C語言中，通常控制的是少量數(shù)據(jù)位，默認操作是按值傳遞。C++也必須遵照這一形式，但按值傳遞對象并非肯定是一種有效的方式。此外，在C++中用于支持按值傳遞的代碼也較難編寫，是件讓人頭痛的事情。<br>
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12.2.1 按值傳遞<br>
首先要解決術語的問題，最適合“按值傳遞”的看起來是自變量。“按值傳遞”以及它的含義取決于如何理解程序的運行方式。最常見的意思是獲得要傳遞的任何東西的一個本地副本，但這里真正的問題是如何看待自己準備傳遞的東西。對于“按值傳遞”的含義，目前存在兩種存在明顯區(qū)別的見解：<br>
(1) Java按值傳遞任何東西。若將基本數(shù)據(jù)類型傳遞進入一個方法，會明確得到基本數(shù)據(jù)類型的一個副本。但若將一個句柄傳遞進入方法，得到的是句柄的副本。所以人們認為“一切”都按值傳遞。當然，這種說法也有一個前提：句柄肯定也會被傳遞。但Java的設計方案似乎有些超前，允許我們忽略（大多數(shù)時候）自己處理的是一個句柄。也就是說，它允許我們將句柄假想成“對象”，因為在發(fā)出方法調(diào)用時，系統(tǒng)會自動照管兩者間的差異。<br>
(2) Java主要按值傳遞（無自變量），但對象卻是按引用傳遞的。得到這個結(jié)論的前提是句柄只是對象的一個“別名”，所以不考慮傳遞句柄的問題，而是直接指出“我準備傳遞對象”。由于將其傳遞進入一個方法時沒有獲得對象的一個本地副本，所以對象顯然不是按值傳遞的。Sun公司似乎在某種程度上支持這一見解，因為它“保留但未實現(xiàn)”的關鍵字之一便是byvalue（按值）。但沒人知道那個關鍵字什么時候可以發(fā)揮作用。<br>
盡管存在兩種不同的見解，但其間的分歧歸根到底是由于對“句柄”的不同解釋造成的。我打算在本書剩下的部分里回避這個問題。大家不久就會知道，這個問題爭論下去其實是沒有意義的——最重要的是理解一個句柄的傳遞會使調(diào)用者的對象發(fā)生意外的改變。<br>
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12.2.2 克隆對象<br>
若需修改一個對象，同時不想改變調(diào)用者的對象，就要制作該對象的一個本地副本。這也是本地副本最常見的一種用途。若決定制作一個本地副本，只需簡單地使用clone()方法即可。Clone是“克隆”的意思，即制作完全一模一樣的副本。這個方法在基礎類Object中定義成“protected”（受保護）模式。但在希望克隆的任何衍生類中，必須將其覆蓋為“public”模式。例如，標準庫類Vector覆蓋了clone()，所以能為Vector調(diào)用clone()，如下所示：<br>
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547頁程序<br>
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clone()方法產(chǎn)生了一個Object，后者必須立即重新造型為正確類型。這個例子指出Vector的clone()方法不能自動嘗試克隆Vector內(nèi)包含的每個對象——由于別名問題，老的Vector和克隆的Vector都包含了相同的對象。我們通常把這種情況叫作“簡單復制”或者“淺層復制”，因為它只復制了一個對象的“表面”部分。實際對象除包含這個“表面”以外，還包括句柄指向的所有對象，以及那些對象又指向的其他所有對象，由此類推。這便是“對象網(wǎng)”或“對象關系網(wǎng)”的由來。若能復制下所有這張網(wǎng)，便叫作“全面復制”或者“深層復制”。<br>
在輸出中可看到淺層復制的結(jié)果，注意對v2采取的行動也會影響到v：<br>
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548頁上程序<br>
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一般來說，由于不敢保證Vector里包含的對象是“可以克隆”（注釋②）的，所以最好不要試圖克隆那些對象。<br>
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②：“可以克隆”用英語講是cloneable，請留意Java庫中專門保留了這樣的一個關鍵字。<br>
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12.2.3 使類具有克隆能力<br>
盡管克隆方法是在所有類最基本的Object中定義的，但克隆仍然不會在每個類里自動進行。這似乎有些不可思議，因為基礎類方法在衍生類里是肯定能用的。但Java確實有點兒反其道而行之；如果想在一個類里使用克隆方法，唯一的辦法就是專門添加一些代碼，以便保證克隆的正常進行。<br>
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1. 使用protected時的技巧<br>
為避免我們創(chuàng)建的每個類都默認具有克隆能力，clone()方法在基礎類Object里得到了“保留”（設為protected）。這樣造成的后果就是：對那些簡單地使用一下這個類的客戶程序員來說，他們不會默認地擁有這個方法；其次，我們不能利用指向基礎類的一個句柄來調(diào)用clone()（盡管那樣做在某些情況下特別有用，比如用多形性的方式克隆一系列對象）。在編譯期的時候，這實際是通知我們對象不可克隆的一種方式——而且最奇怪的是，Java庫中的大多數(shù)類都不能克隆。因此，假如我們執(zhí)行下述代碼：<br>
Integer x = new Integer(l);<br>
x = x.clone();<br>
那么在編譯期，就有一條討厭的錯誤消息彈出，告訴我們不可訪問clone()——因為Integer并沒有覆蓋它，而且它對protected版本來說是默認的）。<br>
但是，假若我們是在一個從Object衍生出來的類中（所有類都是從Object衍生的），就有權(quán)調(diào)用Object.clone()，因為它是“protected”，而且我們在一個繼承器中。基礎類clone()提供了一個有用的功能——它進行的是對衍生類對象的真正“按位”復制，所以相當于標準的克隆行動。然而，我們隨后需要將自己的克隆操作設為public，否則無法訪問。總之，克隆時要注意的兩個關鍵問題是：幾乎肯定要調(diào)用super.clone()，以及注意將克隆設為public。<br>
有時還想在更深層的衍生類中覆蓋clone()，否則就直接使用我們的clone()（現(xiàn)在已成為public），而那并不一定是我們所希望的（然而，由于Object.clone()已制作了實際對象的一個副本，所以也有可能允許這種情況）。protected的技巧在這里只能用一次：首次從一個不具備克隆能力的類繼承，而且想使一個類變成“能夠克隆”。而在從我們的類繼承的任何場合，clone()方法都是可以使用的，因為Java不可能在衍生之后反而縮小方法的訪問范圍。換言之，一旦對象變得可以克隆，從它衍生的任何東西都是能夠克隆的，除非使用特殊的機制（后面討論）令其“關閉”克隆能力。<br>
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