JAVA第8章对象的容纳.pdf

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2021-02-22

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第

章对象的容纳

“如果一个程序只含有数量固定的对象，而且已知它们的存在时间，那么这

个程序可以说是相当简单的。”

通常，我们的程序需要根据程序运行时才知道的一些标准创建新对象。除非

程序正式运行，否则我们根本不知道自己到底需要多少数量的对象，甚至不知道

它们的准确类型。为了满足常规编程的需要，我们要求能在任何时候、任何地点

创建任意数量的对象。所以不可依赖一个已命名的句柄来容纳自己的每一个对

象，就象下面这样：

MyObject myHandle;

因为根本不知道自己实际需要多少这样的东西。

为解决这个非常关键的问题，

Java

提供了容纳对象（或者对象的句柄）的多

种方式。其中内建的类型是数组，我们之前已讨论过它，本章准备加深大家对它

的认识。此外，

Java

的工具（实用程序）库提供了一些“集合类”（亦称作“容

器类”，但该术语已由

AWT

使用，所以这里仍采用“集合”这一称呼）。利用这

些集合类，我们可以容纳乃至操纵自己的对象。本章的剩余部分会就此进行详细

讨论。

8.1

数组

对数组的大多数必要的介绍已在第

章的最后一节进行。通过那里的学习，

大家已知道自己该如何定义及初始化一个数组。对象的容纳是本章的重点，而数

组只是容纳对象的一种方式。但由于还有其他大量方法可容纳数组，所以是哪些

地方使数组显得如此特别呢？

有两方面的问题将数组与其他集合类型区分开来：效率和类型。对于

Java

来说，为保存和访问一系列对象（实际是对象的句柄）数组，最有效的方法莫过

于数组。数组实际代表一个简单的线性序列，它使得元素的访问速度非常快，但

我们却要为这种速度付出代价：创建一个数组对象时，它的大小是固定的，而且

不可在那个数组对象的“存在时间”内发生改变。可创建特定大小的一个数组，

然后假如用光了存储空间，就再创建一个新数组，将所有句柄从旧数组移到新数

组。这属于“矢量”（

Vector

）类的行为，本章稍后还会详细讨论它。然而，由于

为这种大小的灵活性要付出较大的代价，所以我们认为矢量的效率并没有数组

高。

C++

的矢量类知道自己容纳的是什么类型的对象，但同

Java

的数组相比，它

却有一个明显的缺点：

C++

矢量类的

operator[]

不能进行范围检查，所以很容易超

出边界（然而，它可以查询

vector

有多大，而且

at()

方法确实能进行范围检查）。

在

Java

中，无论使用的是数组还是集合，都会进行范围检查——若超过边界，

就会获得一个

RuntimeException

（运行期违例）错误。正如大家在第

章会学到

的那样，这类违例指出的是一个程序员错误，所以不需要在代码中检查它。在另

一方面，由于

C++

的

vector

不进行范围检查，所以访问速度较快——在

Java

中，

由于对数组和集合都要进行范围检查，所以对性能有一定的影响。

本章还要学习另外几种常见的集合类：

Vector

（矢量）、

Stack

（堆栈）以及

Hashtable

（散列表）。这些类都涉及对对象的处理——好象它们没有特定的类型。

换言之，它们将其当作

Object

类型处理（

Object

类型是

Java

中所有类的“根”

类）。从某个角度看，这种处理方法是非常合理的：我们仅需构建一个集合，然

后任何

Java

对象都可以进入那个集合（除基本数据类型外——可用

Java

的基本

类型封装类将其作为常数置入集合，或者将其封装到自己的类内，作为可以变化

的值使用）。这再一次反映了数组优于常规集合：创建一个数组时，可令其容纳

一种特定的类型。这意味着可进行编译期类型检查，预防自己设置了错误的类型，

或者错误指定了准备提取的类型。当然，在编译期或者运行期，

Java

会防止我们

将不当的消息发给一个对象。所以我们不必考虑自己的哪种做法更加危险，只要

编译器能及时地指出错误，同时在运行期间加快速度，目的也就达到了。此外，

用户很少会对一次违例事件感到非常惊讶的。

考虑到执行效率和类型检查，应尽可能地采用数组。然而，当我们试图解决

一个更常规的问题时，数组的局限也可能显得非常明显。在研究过数组以后，本

章剩余的部分将把重点放到

Java

提供的集合类身上。

8.1.1

数组和第一类对象

无论使用的数组属于什么类型，数组标识符实际都是指向真实对象的一个句

柄。那些对象本身是在内存“堆”里创建的。堆对象既可“隐式”创建（即默认

产生），亦可“显式”创建（即明确指定，用一个

new

表达式）。堆对象的一部

分（实际是我们能访问的唯一字段或方法）是只读的

length

（长度）成员，它告

诉我们那个数组对象里最多能容纳多少元素。对于数组对象，“

[]”

语法是我们能

采用的唯一另类访问方法。

下面这个例子展示了对数组进行初始化的不同方式，以及如何将数组句柄分

配给不同的数组对象。它也揭示出对象数组和基本数据类型数组在使用方法上几

乎是完全一致的。唯一的差别在于对象数组容纳的是句柄，而基本数据类型数组

容纳的是具体的数值（若在执行此程序时遇到困难，请参考第

章的“赋值”小

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