在 Java 编程中，理解对象和数组的内存管理至关重要。一个常见的困惑是，当修改一个对象内部的数组时，有时会发现原始数组也发生了改变，这往往不是我们期望的结果。本文将通过一个具体的例子，深入探讨这个问题的原因，并提供解决方案。
问题分析：引用传递
在 Java 中，数组是一种对象。当我们创建一个数组并将其传递给一个对象时，实际上是将数组的引用传递给了该对象。这意味着对象和原始数组都指向内存中的同一个数组对象。因此，如果通过对象修改数组，实际上是在修改同一个内存区域，原始数组自然也会受到影响。
在提供的示例代码中：
public class testArrays { private int array1[] ; public testArrays(int[] arr) { this.array1 = arr; } public String toString(String name, int arr[]) { String outStr = "["; for (int i=0; i<= arr.length-1; i++) { if(i < arr.length-1) outStr = outStr + arr[i] + ", "; else outStr = outStr + arr[i] + "]"; } return name + " = " + outStr; } public static void main(String[] args) { int arr1[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}; testArrays ta = new testArrays(arr1); System.out.println(ta.toString("arr1 Before ",arr1)); System.out.println(ta.toString("ta.array1 Before ", ta.array1)); ta.array1[2] = 333; System.out.println(ta.toString("arr1 After ",arr1)); System.out.println(ta.toString("ta.array1 After ", ta.array1)); } }
arr1 和 ta.array1 都指向同一个数组对象。当执行 ta.array1[2] = 333; 时，实际上修改了该数组对象的第三个元素，因此 arr1 和 ta.array1 都会反映出这个变化。
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解决方案：创建数组副本
要解决这个问题，我们需要确保对象拥有的是数组的副本，而不是原始数组的引用。这可以通过使用 Arrays.copyOf() 方法来实现。
Arrays.copyOf(int[] original, int newLength) 方法会创建一个新的数组，并将原始数组的内容复制到新数组中。newLength 参数指定新数组的长度。
有两种方式可以应用 Arrays.copyOf()：
-
在创建 testArrays 对象时创建副本：
testArrays ta = new testArrays(Arrays.copyOf(arr1, arr1.length));
-
在 testArrays 类的构造函数中创建副本：
public testArrays(int[] arr) { this.array1 = Arrays.copyOf(arr, arr.length); }
无论选择哪种方式，都会创建一个新的数组对象，并将 arr1 的内容复制到新数组中。ta.array1 指向的是这个新数组，与 arr1 指向的是不同的数组对象。因此，修改 ta.array1 不会影响 arr1。
修改后的代码示例（使用构造函数创建副本）：
import java.util.Arrays; public class TestArrays { // 类名应以大写字母开头 private int array1[] ; public TestArrays(int[] arr) { this.array1 = Arrays.copyOf(arr, arr.length); } public String toString(String name, int arr[]) { String outStr = "["; for (int i=0; i<= arr.length-1; i++) { if(i < arr.length-1) outStr = outStr + arr[i] + ", "; else outStr = outStr + arr[i] + "]"; return name + " = " + outStr; } public static void main(String[] args) { int arr1[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}; TestArrays ta = new TestArrays(arr1); System.out.println(ta.toString("arr1 Before ",arr1)); System.out.println(ta.toString("ta.array1 Before ", ta.array1)); ta.array1[2] = 333; System.out.println(ta.toString("arr1 After ",arr1)); System.out.println(ta.toString("ta.array1 After ", ta.array1)); } }
输出结果：
arr1 Before = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] ta.array1 Before = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] arr1 After = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] ta.array1 After = [1, 2, 333, 4, 5, 6, 7]
可以看到，arr1 的值没有受到影响，符合预期。
总结与注意事项
- 引用传递： Java 中数组的传递是引用传递，这意味着多个变量可以指向同一个数组对象。
- 深拷贝与浅拷贝： Arrays.copyOf() 创建的是数组的深拷贝，即创建了一个新的数组对象，并将原始数组的内容复制到新数组中。与此相对的是浅拷贝，它只复制对象的引用，而不复制对象本身。
- 使用 Arrays.copyOf()： 当需要修改对象内部的数组，并且不希望影响原始数组时，应该使用 Arrays.copyOf() 创建数组的副本。
- 命名规范： Java 编码规范建议类名以大写字母开头。在示例代码中，testArrays 应该修改为 TestArrays。
理解 Java 的引用传递机制对于编写健壮和可维护的代码至关重要。通过掌握创建对象副本的方法，可以避免意外修改原始数据，从而提高程序的可靠性。
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