一道面試題考驗了你對java的理解程度

JavaDoop發表於2018-09-03
面試題Java

簡介

最近有點忙，很久沒更新文章了，後面會慢慢恢復...回顧正題

最近看到一篇文章，關於一道面試題，先看一下題目，如下：

public static void main(String[] args) {
        Integer a = 1;
        Integer b = 2;
        System.out.printf("a = %s, b = %s\n", a, b);
        swap(a, b);
        System.out.printf("a = %s, b = %s\n", a, b);
    }

public static void swap(Integer a, Integer b) {
    // TODO 實現
}複製程式碼

有人可能在沒經過仔細考慮的情況下，給出以下的答案

// 特別提醒，這是錯誤的方式
// 特別提醒，這是錯誤的方式
// 特別提醒，這是錯誤的方式
public static void swap(Integer a, Integer b) {
    // TODO 實現
    Integer temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}複製程式碼

很遺憾，這是錯誤的。重要的事註釋三遍

那麼為什麼錯誤，原因是什麼？

想要搞清楚具體的原因，在這裡你需要搞清楚以下幾個概念，如果這個概念搞清楚了，你也不會把上面的實現方法寫錯

  • 形參和實參
  • 引數值傳遞
  • 自動裝箱

所以，上面的問題先放一邊，先看一下這幾個概念

形參和實參

什麼是形參？什麼是實參？概念上的東西，參考教科書或者google去吧，下面直接程式碼說明更加明顯

public void test() {
    int shi_can = 0;

    testA(shi_can);
}

public void testA(int xing_can) {

}複製程式碼
注：為了清楚的表達意思，我命名的時候並沒有按照java的駝峰規則命名，這裡只是為了演示複製程式碼

通過上面的程式碼很清楚的表達形參和實參的概念，在呼叫testA時，傳遞的就是實參，而在testA方法簽名中的引數為形參

從作用域上看，形參只會在方法內部生效，方法結束後，形參也會被釋放掉，所以形參是不會影響方法外的

值傳遞和引用傳遞

值傳遞：傳遞的是實際值，像基本資料型別
引用傳遞：將物件的引用作為實參進行傳遞

java基本型別資料作為引數是值傳遞，物件型別是引用傳遞

實參是可以傳遞給形參的，但是形參卻不能影響實參，所以，當進行值傳遞的情況下，改變的是形參的值，並沒有改變實參，所以無論是引用傳遞還是值傳遞，只要更改的是形參本身，那麼都無法影響到實參的。對於引用傳遞而言，不同的引用可以指向相同的地址，通過形參的引用地址，找到了實際物件分配的空間，然後進行更改就會對實參指向的物件產生影響

額，上面表述，可能有點繞，看程式碼

// 僅僅是一個java物件
public class IntType {

    private int value;

    public int getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(int value) {
        this.value = value;
    }
}

// main方法
public class IntTypeSwap {
    public static void main(String[] args) {

        // CODE_1
        IntType type1 = new IntType();
        type1.setValue(1);

        IntType type2 = new IntType();
        type2.setValue(2);
      // CODE_1

        swap1(type1, type2);
        System.out.printf("type1.value = %s, type2.value = %s", type1.getValue(), type2.getValue());
        swap2(type1, type2);
        System.out.println();
        System.out.printf("type1.value = %s, type2.value = %s", type1.getValue(), type2.getValue());
    }

    public static void swap2(IntType type1, IntType type2) {
        int temp = type1.getValue();
        type1.setValue(type2.getValue());
        type2.setValue(temp);
    }

    public static void swap1(IntType type1, IntType type2) {
        IntType type = type1;
        type1 = type2;
        type2 = type;
    }
}複製程式碼

在main方法中，CODE_1中間的程式碼為宣告瞭兩個物件，分別設定value為1和2，而swap1和swap2兩個方法的目的是為了互動這兩個物件的value值

先思考一下，應該輸出的結果是什麼
...
...

type1.value = 1, type2.value = 2
type1.value = 2, type2.value = 1複製程式碼

從輸出結果來看swap1並沒有達到目的，回頭看一下swap1

public static void swap1(IntType type1, IntType type2) {
        IntType type = type1;
        type1 = type2;
        type2 = type;
    }複製程式碼

從值傳遞的角度來看，物件引數傳遞採用的是引用傳遞，那麼type1和type2傳遞過來的是指向物件的引用，在方法內部，直接操作形參，交換了形參的內容，這樣形參改變，都是並沒有對實參產生任何影響，也沒有改變物件實際的值，所以，結果是無法交換

而對於swap2，物件引用作為形參傳遞過來後，並沒有對形參做任何的改變，而是直接操作了形參所指向的物件實際地址，那這樣，無論是實參還是其他地方，只要是指向該物件的所有的引用地址對應的值都會改變

自動裝箱

看我上面的那個例子的swap1，是不是頓時覺得與上面的面試題的錯誤做法非常相似了，是的，錯誤的原因是一模一樣的，就是稍微有一點區別，就是Integer不是new出來的，而是自動裝箱的一個物件，那麼什麼是自動裝箱呢？jdk到底做了什麼事？

如果你不想知道為什麼，只想知道結果，那麼我就直說，自動裝箱就是jdk呼叫了Integer的valueOf(int)的方法，很簡單，看原始碼

public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }複製程式碼

上面那些如果不想深究可以忽略，就看最後一句，是不是明白了什麼呢。沒錯，也是new出來一個物件，如果想知道上面的程式碼做了什麼處理，可以參考 Long==Long有趣的現象 這篇文章，裡面有介紹類似的

好了，有人可能會問，為什麼會知道自動裝箱呼叫的是valueOf方法，這裡其他人怎麼知道的我不清楚，我是通過檢視反編譯的位元組碼指令知道的

public static void main(String[] args) {
        Integer a = 1;
        Integer b = 2;
        System.out.printf("a = %s, b = %s\n", a, b);
        swap(a, b);
        System.out.printf("a = %s, b = %s\n", a, b);
    }

    public static void swap(Integer a, Integer b) {
        Integer temp = a;
        a = b;
        b = temp;
    }複製程式碼

反編譯出來的結果為

對比一下可以很清楚的看到valueOf(int)方法被呼叫

迴歸

好，現在迴歸正題了，直接操作形參無法改變實際值，而Integer又沒有提供set方法，那是不是無解了呢？我很好奇如果有人以下這樣寫，面試官會有什麼反應

public static void swap(Integer a, Integer b) {
        // TODO 實現
        // 無解，
    }複製程式碼

既然出了肯定是有解的，可以實現，回頭看看，在上面swap2的那個例子中是通過set方法來改變值的，那麼Integer有沒有提供呢？答案沒有（我沒找到）

那就先看看原始碼

private final int value;
...
public Integer(int value) {
        this.value = value;
    }複製程式碼

這是Integer的建構函式，可以看到Integer物件實際值是用value屬性來儲存的，但是這個value是被final修飾的，沒辦法繼續找，value沒有提供任何的set方法。既然在萬法皆不通的情況下，那就只能動用反射來解決問題

public static void swap(Integer a, Integer b) {
        int temp = a.intValue();
        try {
            Field value = Integer.class.getDeclaredField("value");
            value.setAccessible(true);
            value.set(a, b);
            value.set(b, temp);

        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }複製程式碼

現在感覺很開心，終於找到解決方案，可是當你執行的時候，從輸出結果你會發現，jdk在跟我開玩笑嗎

a = 1, b = 2
a = 2, b = 2複製程式碼

為什麼會出現這種情況，無奈，除錯會發現是在value.set的時候將Integer的快取值改變了，因為value.set(Object v1, Object v2)兩個引數都是物件型別，所以temp會進行自動裝箱操作，會呼叫valueOf方法，這樣會獲取到錯誤的快取值，所以，為了避免這種情況，就只能不需要呼叫快取值，直接new Integer就可以跳過快取，所以程式碼改成如下即可

public static void swap(Integer a, Integer b) {
        int temp = a.intValue();
        try {
            Field value = Integer.class.getDeclaredField("value");
            value.setAccessible(true);
            value.set(a, b);
            value.set(b, new Integer(temp));

        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }複製程式碼

至此，這道題完美結束


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