java中可变数据结构 java中哪个数据类型可变

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数据科学探索者 2023-07-22 14:35:20

文章标签 java中可变数据结构数据类型地址空间 List 文章分类 Java 后端开发

为了便于理解，可以思考这样一个问题：改变一个变量和改变一个变量的值，有何区别？

从C语言的角度来看，改变一个变量是指改变变量指向的存储空间，改变“指针”的值；如

char c = 'a';
char *p = &c;	//p是指向字符类型的指针,p指向变量c，p的值的是变量c的地址空间，而该地址空间存储字符a
char *q = 'b';	//q同p一样，但q的值与p的值不同，且q的值所对应的地址存储的字符是b
p = q;	//将q对应的地址赋值给p，改变了p变量

（注：原理一致，但在Java中无指针的概念，具体见下文）
而改变一个变量的值，就是改变一个变量的内部存储的值，如

int a = 10;	//变量a存储值为10
a = 5;	//变量a对应的存储空间不变，地址不变，但是该地址内部存储的值由10变为5，改变了a的值

在C语言中理解可变与不可变是不完全不充分的，为了充分理解我们回到Java中。然而，在Java中抛弃了指针的概念，减少了很多麻烦与复杂，在Java中我们又如何理解可变与不可变呢

不变数据类型与可变数据类型

首先明确一点，可变与不可变是针对变量的值来说的

不变数据类型是指一旦被创建，其值就不能改变的数据类型；
如果是引用类型，也可以是不变的：一旦确定所引用的对象，就不能改变指向其它对象

为了使一个引用变得不可变，可以加上关键字final

final int m = 0;	//原本可变的int变量a不再能改变引用
m = 1;	//在编译阶段会报错，因为m不可变，却被又赋值10

final还有其它作用：

放于方法前，final方法不能被子类重写
放于类前，final类无法派生子类

可变数据类型，对于基本数据类型来说，都是可变的（通过赋值可变），对于一些可变对象，它们内部有相关方法实现‘可变’

可以通过一个例子来说明一下：

String s = "ab";	//String对象是不可变的，创建之后指向的值或引用不变
StringBuilder sb = "ab";	//StringBulider对象可变，内部有相关方法实现
s.concat("c");	//此时s指向的字符串不变，仍为ab，但是产生结果abc被创建为新的字符串
sb.append("c");	//sb可变，指向地址空间未变，在原来地址中存储值由ab变为abc
s = s.concat("c");	//将创建新的字符串abc对应的地址赋值给s
					//可变不可变是针对存储空间对应的值来说的，原来存储空间仍存放着ab					  //值未变，然而s指向的地址空间可以变，这是s指向地址空间存储值为abc

二者的使用

在不同场景对二者有不同的使用

不可变数据类型在使用过程中，如果对其有大量的修改，就会产生大量的拷贝，造成内存资源的浪费，此时使用可变数据类型可以大大减少浪费，提高效率

String s = "";
StringBuilder sb = "";
for (int i = 0; i < 1000 * 1000; i++){
	s = s.concat("a");	//s总共指向1000000个地址，内存浪费
}
for (int i = 0; i < 1000 * 1000; i++){
	sb.append("a");	//sb只使用了一个内存地址，减少内存浪费
}

然而，使用可变数据类型是在一定情况下有风险的

public class Person{
	private List<String> person = new ArrayList<>();
	public void Person(List<String> list){
		this.list = list;
	}
	public List<String> getlist(){
		return this.list;
	}
}
···
	Person a = Person(list1);
···
	List<String> list = a.getlist;

在上面的情况中，我们实现Person类想让其内部实现对外不可见，且它内部的list不应该被外部所影响，然而我调用它内部getlist方法，将其内部list直接传送到外面，而且List是可变的，我在外面对其进行操作，同样也是对Person a内部list的操作，可能造成破坏。

对于上述情况。可以采取防御式拷贝，将新生成一份同样的数据，值相同，但不指向相同的地址空间

从上面可以看出，可变数据类型是不安全的。

综上，对于我们的实现来说，要对安全和内存的两个指标进行权衡，从而采取不同实现的数据类型

[========]
在后续的复习中，发现本文中的一个错误，在学习ADT抽象数据类型中，认识到基本数据类型是不可变的

以int为例

int a = 5;	//对应操作的creator，从无到有的产生一个int型变量
int b = 1;
a = a + b;	//对应操作的producer，从一个存在的变量产生新的
if (a == 6){
	//对应于操作的observer，观察变量a的值，是否与6相等
	b = 0;
}
	//基本数据类型不可变，无mutator

再看下面例子：