第12章_传递和返回对象.doc

第12章 传递和返回对象到目前为止，读者应对对象的“传递”有了一个较为深刻的认识，记住实际传递的只是一个句柄在许多程序设计语言中，我们可用语言的“普通”方式到处传递对象，而且大多数时候都不会遇到问题但有些时候却不得不采取一些非常做法，使得情况突然变得稍微复杂起来（在C++中则是变得非常复杂）Java亦不例外，我们十分有必要准确认识在对象传递和赋值时所发生的一切这正是本章的宗旨若读者是从某些特殊的程序设计环境中转移过来的，那么一般都会问到：“Java有指针吗？”有些人认为指针的操作很困难，而且十分危险，所以一厢情愿地认为它没有好处同时由于Java有如此好的口碑，所以应该很轻易地免除自己以前编程中的麻烦，其中不可能夹带有指针这样的“危险品”然而准确地说，Java是有指针的！事实上，Java中每个对象（除基本数据类型以外）的标识符都属于指针的一种但它们的使用受到了严格的限制和防范，不仅编译器对它们有“戒心”，运行期系统也不例外或者换从另一个角度说，Java有指针，但没有传统指针的麻烦我曾一度将这种指针叫做“句柄”，但你可以把它想像成“安全指针”和预备学校为学生提供的安全剪刀类似——除非特别有意，否则不会伤着自己，只不过有时要慢慢来，要习惯一些沉闷的工作。

12.1 传递句柄将句柄传递进入一个方法时，指向的仍然是相同的对象一个简单的实验可以证明这一点（若执行这个程序时有麻烦，请参考第3章3.1.2小节“赋值”）：542页程序toString方法会在打印语句里自动调用，而PassHandles直接从Object继承，没有toString的重新定义因此，这里会采用toString的Object版本，打印出对象的类，接着是那个对象所在的位置（不是句柄，而是对象的实际存储位置）输出结果如下：p inside main(): PassHandles@1653748h inside f() : PassHandles@1653748可以看到，无论p还是h引用的都是同一个对象这比复制一个新的PassHandles对象有效多了，使我们能将一个参数发给一个方法但这样做也带来了另一个重要的问题12.1.1 别名问题“别名”意味着多个句柄都试图指向同一个对象，就象前面的例子展示的那样若有人向那个对象里写入一点什么东西，就会产生别名问题若其他句柄的所有者不希望那个对象改变，恐怕就要失望了这可用下面这个简单的例子说明：543页程序对下面这行：Alias1 y = x; // Assign the handle它会新建一个Alias1句柄，但不是把它分配给由new创建的一个新鲜对象，而是分配给一个现有的句柄。

所以句柄x的内容——即对象x指向的地址——被分配给y，所以无论x还是y都与相同的对象连接起来这样一来，一旦x的i在下述语句中增值：x.i++;y的i值也必然受到影响从最终的输出就可以看出：544页上程序此时最直接的一个解决办法就是干脆不这样做：不要有意将多个句柄指向同一个作用域内的同一个对象这样做可使代码更易理解和调试然而，一旦准备将句柄作为一个自变量或参数传递——这是Java设想的正常方法——别名问题就会自动出现，因为创建的本地句柄可能修改“外部对象”（在方法作用域之外创建的对象）下面是一个例子：544页程序输出如下：x: 7Calling f(x)x: 8方法改变了自己的参数——外部对象一旦遇到这种情况，必须判断它是否合理，用户是否愿意这样，以及是不是会造成问题通常，我们调用一个方法是为了产生返回值，或者用它改变为其调用方法的那个对象的状态（方法其实就是我们向那个对象“发一条消息”的方式）很少需要调用一个方法来处理它的参数；这叫作利用方法的“副作用”（Side Effect）所以倘若创建一个会修改自己参数的方法，必须向用户明确地指出这一情况，并警告使用那个方法可能会有的后果以及它的潜在威胁。

由于存在这些混淆和缺陷，所以应该尽量避免改变参数若需在一个方法调用期间修改一个参数，且不打算修改外部参数，就应在自己的方法内部制作一个副本，从而保护那个参数本章的大多数内容都是围绕这个问题展开的12.2 制作本地副本稍微总结一下：Java中的所有自变量或参数传递都是通过传递句柄进行的也就是说，当我们传递“一个对象”时，实际传递的只是指向位于方法外部的那个对象的“一个句柄”所以一旦要对那个句柄进行任何修改，便相当于修改外部对象此外：■参数传递过程中会自动产生别名问题■不存在本地对象，只有本地句柄■句柄有自己的作用域，而对象没有■对象的“存在时间”在Java里不是个问题■没有语言上的支持（如常量）可防止对象被修改（以避免别名的副作用）若只是从对象中读取信息，而不修改它，传递句柄便是自变量传递中最有效的一种形式这种做非常恰当；默认的方法一般也是最有效的方法然而，有时仍需将对象当作“本地的”对待，使我们作出的改变只影响一个本地副本，不会对外面的对象造成影响许多程序设计语言都支持在方法内自动生成外部对象的一个本地副本（注释①）尽管Java不具备这种能力，但允许我们达到同样的效果①：在C语言中，通常控制的是少量数据位，默认操作是按值传递。

C++也必须遵照这一形式，但按值传递对象并非肯定是一种有效的方式此外，在C++中用于支持按值传递的代码也较难编写，是件让人头痛的事情12.2.1 按值传递首先要解决术语的问题，最适合“按值传递”的看起来是自变量按值传递”以及它的含义取决于如何理解程序的运行方式最常见的意思是获得要传递的任何东西的一个本地副本，但这里真正的问题是如何看待自己准备传递的东西对于“按值传递”的含义，目前存在两种存在明显区别的见解：(1) Java按值传递任何东西若将基本数据类型传递进入一个方法，会明确得到基本数据类型的一个副本但若将一个句柄传递进入方法，得到的是句柄的副本所以人们认为“一切”都按值传递当然，这种说法也有一个前提：句柄肯定也会被传递但Java的设计方案似乎有些超前，允许我们忽略（大多数时候）自己处理的是一个句柄也就是说，它允许我们将句柄假想成“对象”，因为在发出方法调用时，系统会自动照管两者间的差异2) Java主要按值传递（无自变量），但对象却是按引用传递的得到这个结论的前提是句柄只是对象的一个“别名”，所以不考虑传递句柄的问题，而是直接指出“我准备传递对象”由于将其传递进入一个方法时没有获得对象的一个本地副本，所以对象显然不是按值传递的。

Sun公司似乎在某种程度上支持这一见解，因为它“保留但未实现”的关键字之一便是byvalue（按值）但没人知道那个关键字什么时候可以发挥作用尽管存在两种不同的见解，但其间的分歧归根到底是由于对“句柄”的不同解释造成的我打算在本书剩下的部分里回避这个问题大家不久就会知道，这个问题争论下去其实是没有意义的——最重要的是理解一个句柄的传递会使调用者的对象发生意外的改变12.2.2 克隆对象若需修改一个对象，同时不想改变调用者的对象，就要制作该对象的一个本地副本这也是本地副本最常见的一种用途若决定制作一个本地副本，只需简单地使用clone()方法即可Clone是“克隆”的意思，即制作完全一模一样的副本这个方法在基础类Object中定义成“protected”（受保护）模式但在希望克隆的任何衍生类中，必须将其覆盖为“public”模式例如，标准库类Vector覆盖了clone()，所以能为Vector调用clone()，如下所示：547页程序clone()方法产生了一个Object，后者必须立即重新造型为正确类型这个例子指出Vector的clone()方法不能自动尝试克隆Vector内包含的每个对象——由于别名问题，老的Vector和克隆的Vector都包含了相同的对象。

我们通常把这种情况叫作“简单复制”或者“浅层复制”，因为它只复制了一个对象的“表面”部分实际对象除包含这个“表面”以外，还包括句柄指向的所有对象，以及那些对象又指向的其他所有对象，由此类推这便是“对象网”或“对象关系网”的由来若能复制下所有这张网，便叫作“全面复制”或者“深层复制”在输出中可看到浅层复制的结果，注意对v2采取的行动也会影响到v：548页上程序一般来说，由于不敢保证Vector里包含的对象是“可以克隆”（注释②）的，所以最好不要试图克隆那些对象②：“可以克隆”用英语讲是cloneable，请留意Java库中专门保留了这样的一个关键字12.2.3 使类具有克隆能力尽管克隆方法是在所有类最基本的Object中定义的，但克隆仍然不会在每个类里自动进行这似乎有些不可思议，因为基础类方法在衍生类里是肯定能用的但Java确实有点儿反其道而行之；如果想在一个类里使用克隆方法，唯一的办法就是专门添加一些代码，以便保证克隆的正常进行1. 使用protected时的技巧为避免我们创建的每个类都默认具有克隆能力，clone()方法在基础类Object里得到了“保留”（设为protected）这样造成的后果就是：对那些简单地使用一下这个类的客户程序员来说，他们不会默认地拥有这个方法；其次，我们不能利用指向基础类的一个句柄来调用clone()（尽管那样做在某些情况下特别有用，比如用多形性的方式克隆一系列对象）。

在编译期的时候，这实际是通知我们对象不可克隆的一种方式——而且最奇怪的是，Java库中的大多数类都不能克隆因此，假如我们执行下述代码：Integer x = new Integer(l);x = x.clone();那么在编译期，就有一条讨厌的错误消息弹出，告诉我们不可访问clone()——因为Integer并没有覆盖它，而且它对protected版本来说是默认的）但是，假若我们是在一个从Object衍生出来的类中（所有类都是从Object衍生的），就有权调用Object.clone()，因为它是“protected”，而且我们在一个继承器中基础类clone()提供了一个有用的功能——它进行的是对衍生类对象的真正“按位”复制，所以相当于标准的克隆行动然而，我们随后需要将自己的克隆操作设为public，否则无法访问总之，克隆时要注意的两个关键问题是：几乎肯定要调用super.clone()，以及注意将克隆设为public有时还想在更深层的衍生类中覆盖clone()，否则就直接使用我们的clone()（现在已成为public），而那并不一定是我们所希望的（然而，由于Object.clone()已制作了实际对象的一个副本，所以也有可能允许这种情况）。

protected的技巧在这里只能用一次：首次从一个不具备克隆能力的类继承，而且想使一个类变成“能够克隆”而在从我们的类继承的任何场合，clone()方法都是可以使用的，因为Java不可能在衍生之后反而缩小方法的访问范围换言之，一旦对象变得可以克隆，从它衍生的任何东西都是能够克隆的，除非使用特殊的机制（后面讨论）令其“关闭”克隆能力2. 实现Cloneable接口为使一个对象的克隆能力功成圆满，还需要做另一件事情：实现Cloneable接口这个接口使人稍觉奇怪，因为它是空的！interface Cloneable {}之所以要实现这个空接口，显然不是因为我们准备上溯造型成一个Cloneable，以及调用它的某个方法有些人认为在这里使用接口属于一种“欺骗”行为，因为它使用的特性打的是别的主意，而非原来的意思Cloneable interface的实现扮演了一个标记的角色，封装到类的类型中。