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社区首页 >专栏 >【java筑基】深入不可变类——谈谈String与包装类的底层实现

【java筑基】深入不可变类——谈谈String与包装类的底层实现

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用户10127530
发布2022-10-26 18:29:28
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发布2022-10-26 18:29:28
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文章被收录于专栏:半旧的技术栈半旧的技术栈

前 言 🍉 作者简介:半旧518,长跑型选手,立志坚持写10年博客,专注于java后端 ☕专栏简介:深入、全面、系统的介绍java的基础知识 🌰 文章简介:本文将深入不可变类——谈谈String与包装类的底层实现,建议收藏备用,创作不易,敬请三连哦 🍎相关链接:大厂面试笔试真题汇总

文章目录

一、走进不可变类

不可变类是指在创建实例后该例变量不可以改变的类。比如String类和包装类。定义不可变类需要遵守:1.成员变量设置为priavte ,final修饰 2.提供带参构造器对成员变量进行初始化 3.只提供getter,不提供setter 4.如有必要,重写equals()和hashcode(),使成员变量值一样的实例equals()运算返回true且hashcode值相同。下面简单实现了一个不可变类。

代码语言:javascript
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public class Address {
	private final String detail;
	private final String postCode;
	public Address() {
		detail="";
		postCode="";
	}
	public Address(String detail, String postCode) {
		super();
		this.detail = detail;
		this.postCode = postCode;
	}
	public String getDetail() {
		return detail;
	}
	public String getPostCode() {
		return postCode;
	}
	
	public boolean equals(Object obj){
		if(this==obj) return true;
		if(obj!=null&&(obj.getClass()==Address.class)){
			Address ad=(Address)obj;
			if(ad.getDetail().equals(this.getDetail())&&ad.getPostCode().equals(this.getPostCode())){
				return true;
			}
		}
		return false;
	}
	
	public int hashcode(){
		return detail.hashCode()+postCode.hashCode()*31;
	}
}

二、含有引用类型成员变量的不可变类

对于Address类,它的成员变量都是基本数据类型,但是如果是引用数据类型的成员变量,把引用成员变量定义成为final类型只是代表引用地址不会发生改变,如果这个引用成员变量是可变类型的对象,其值仍然可能发生改变,这种情况一旦出现,设计不可变类的需求就会失败。比如下面这个例子。

代码语言:javascript
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class Name {
	private String firstName;
	private String lastName;

	public Name() {
	}

	public Name(String firstName, String lastName) {
		super();
		this.firstName = firstName;
		this.lastName = lastName;
	}

	public String getFirstName() {
		return firstName;
	}

	public void setFirstName(String firstName) {
		this.firstName = firstName;
	}

	public String getLastName() {
		return lastName;
	}

	public void setLastName(String lastName) {
		this.lastName = lastName;
	}

}

public class Person {
	private final Name name;

	public Name getName() {
		return name;
	}

	public Person(Name name) {
		super();
		this.name = name;
	}

	public static void main(String[] args) {
		Name name = new Name("悟空", "孙");
		Person p = new Person(name);
		// 输出悟空
		System.out.println(p.getName().getFirstName());
		name.setFirstName("八戒");
		// 输出八戒
		System.out.println(p.getName().getFirstName());
	}
}

我们可以对Person类进行下修改,实现不可变类的设计需求。

代码语言:javascript
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public class Person {
	private final Name name;

	public Name getName() {
		// 返回一个成员变量name的副本
		return new Name(name.getFirstName(), name.getFirstName());
	}

	public Person(Name name) {
		super();
		// 创建一个新的name副本,使其与形参name的FirstName,lastName值相同
		this.name = new Name(name.getFirstName(), name.getFirstName());
	}
}

三、带缓冲池的不可变类

不可变类的实例状态不会发生改变,可以方便地被多个对象所共享,如果需要频繁使用实例对象,可以进行缓存,毕竟创建相同的对象没有意义,还会加大系统的内存开销。下面我们通过一个数组来作为缓存池,实现一个缓存实例的不可变类。

代码语言:javascript
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ublic class CacheImmutale {
	private static int MAX_SIZE = 10;
	private static CacheImmutale[] Cache = new CacheImmutale[MAX_SIZE];
	// 用来记录实例在缓存中的位置,CacheImmutale[pos-1]为最新的缓存实例
	private static int pos = 0;
	private final String name;

	public String getName() {
		return name;
	}

	private CacheImmutale(String name) {
		super();
		this.name = name;
	}

	public static CacheImmutale valueof(String name) {
		// 如果存在该实例,则返回该实例
		for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++) {
			if (Cache[i] != null && Cache[i].getName().equals(name)) {
				return Cache[i];
			}
		}
		// 如果缓冲池满了,则把实例放入缓冲池数组最开始,pos置1
		if (pos == MAX_SIZE) {
			Cache[0] = new CacheImmutale(name);
			pos = 1;
		}
		// 创建实例加入缓冲池,pos加1
		else {
			Cache[pos++] = new CacheImmutale(name);
		}
		return Cache[pos - 1];
	}
	@Override
	public int hashCode() {
		return name.hashCode();
	}

	@Override
	public boolean equals(Object obj) {
		if (this == obj)
			return true;
		if (obj != null && (obj.getClass() == CacheImmutale.class)) {
			CacheImmutale cache = (CacheImmutale) obj;
			if (cache.getName().equals(this.getName())) {
				return true;
			}
		}
		return false;
	}

	public static void main(String[] args) {
		CacheImmutale c1 = CacheImmutale.valueof("张三");
		CacheImmutale c2 = CacheImmutale.valueof("张三");
		//输出true
		System.out.println(c1 == c2);
	}
}

包装类Integer就采取了类似的缓冲机制,当使用Integer.valueof()创建实例时,-128~127的Integer对象都可以直接在缓冲池中引用。下面看看这道常考的笔试题,有没有感到豁然开朗。

代码语言:javascript
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public class WrapClassCompare {
	public static void main(String[] args) {
		Integer it1 = new Integer(5);
		// 基本数据类型和包装类型进行比较,比较值,顺利进行,true
		System.out.println(it1 == 5);

		Integer it2 = new Integer(5);
		// 两个引用类型数据,比较的是地址,false
		System.out.println(it1 == it2);

		// 通过自动装箱把基本类型数据赋值给引用类型数据
		Integer it3 = 5;
		Integer it4 = 5;
		// 输出true,这是因为-128~127的Integer类型数据自动装箱数据时,会直接引用Integer[]类型的cache数组中元素
		System.out.println(it3 == it4);

		Integer it5 = 128;
		Integer it6 = 128;
		//输出false,Integer的cache数组存放容量有限,只存放-128~127
		System.out.println(it5 == it6);
	}
}

带缓存的不可变类并不是在任何场合都适用,如果一个对象使用的频率不高,不要用缓存来存放,这样会浪费系统内存资源。

这篇文章介绍完了,如果相对字符串和包装类底层有更加深入的理解,可以适当的做题,这里整理了常用的面试笔试题:大厂java真题、面经汇总

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原始发表:2022-07-12,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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