第2周-预习作业

Java 相关问题解答

1. 方法相关问题

1.1 changeStr与changeArr的功能各是什么？

• changeStr功能：该方法接收一个String参数x，并尝试将x赋值为"xyz"。但由于String是不可变类，且Java采用值传递，所以该方法不会改变原始字符串的值。它只会修改方法内部局部变量x的引用，对调用方的变量无影响。

• changeArr功能：该方法接收一个String数组参数strs，并遍历数组，将每个元素拼接上其索引值（例如，strs[i]变为strs[i] + "" + i）。由于数组是对象，传递的是引用值的副本，但副本和原始引用指向同一数组对象，因此该方法会实际修改数组的内容。

1.2 main方法的x有没有被改变？为什么？

• 没有改变。原因如下：
  • Java中方法参数传递是值传递（pass-by-value）。当调用changeStr(x)时，传递的是变量x的值的副本（即指向字符串"abc"的引用的副本）。
  • 在changeStr方法内部，参数x被重新赋值为指向"xyz"，但这只影响方法内的局部变量，不会改变main方法中x的引用。main方法中的x仍然指向原始的字符串"abc"。
  • String的不可变性也确保了字符串内容不会被修改。

1.3 main方法的args数组的内容有没有被改变？为什么？

• 被改变了。原因如下：
  • 当调用changeArr(args)时，传递的是args数组的引用值的副本，但该副本和原始引用都指向同一个数组对象。
  • 在changeArr方法中，通过引用修改了数组元素的值（例如，将每个元素拼接索引值），这些修改会反映到原始数组上，因为操作的是同一对象。

1.4 args数组中的值是从哪里来的？要怎么才能给他赋值？

• 来源：args数组中的值来自命令行参数（command-line arguments）。当运行Java程序时，可以通过命令行输入参数。

• 赋值方法：

  • 命令行方式：使用java Main arg1 arg2 arg3运行程序，其中arg1、arg2、arg3会被传入args数组（args[0]="arg1", args[1]="arg2", 等等）。
  • IDE方式：在IDE（如Eclipse、IntelliJ IDEA）中，可以通过运行配置（Run Configuration）设置程序参数（Program arguments）来赋值。
  • 示例：如果在命令行中运行java Main hello world，则args[0]="hello", args[1]="world"。

2. 数组相关问题

2.1 这段程序输出结果是什么？为什么？

int[] arr = new int[3];
arr[0] = 1; arr[1] = 1;
int[] arrX = arr;
arr[0] = 2;
System.out.println(Arrays.toString(arr));
System.out.println(Arrays.toString(arrX));

• 输出结果：

  [2, 1, 0]
  [2, 1, 0]
  

• 原因：

  • int[] arrX = arr; 将arrX指向了同一个数组对象作为arr。因此，arr和arrX是同一个数组的两个引用。
  • 当执行arr[0] = 2;时，修改了数组的第一个元素，由于arr和arrX共享同一数组，所以通过arrX访问时也能看到修改后的值。
  • 数组初始化为int[3]时，元素默认值为0，所以arr[2]为0。

2.2 字符串是不可变类，为什么可以对strArr[1]赋值"xx"？

String[] strArr = {"aa","bb","cc"};
strArr[1] = "xx";
System.out.println(Arrays.toString(strArr));

• 原因：
  • 字符串不可变是指String对象本身的内容不能被修改（例如，不能改变"bb"的内部字符数组）。
  • 但是，strArr是一个String数组，其元素是String类型的引用。执行strArr[1] = "xx";并不是修改已有的String对象"bb"，而是将strArr[1]的引用从指向"bb"改为指向一个新的String对象"xx"。
  • 因此，这是改变数组元素的引用值，而不是修改String对象的内容，所以是允许的。

3. 二维数组问题

使用int[5][]定义一个二维数组，其第二维的长度最初未指定（即为null），需要单独初始化。第二维的长度可以各不相同。

补全代码示例：

// 定义二维数组，第一维长度为5，第二维未初始化
int[][] twoDArray = new int[5][];// 初始化第二维数组，这里假设第二维长度均为3（也可以设置不同长度）
for (int i = 0; i < twoDArray.length; i++) {twoDArray[i] = new int[3]; // 每个第二维数组长度为3
}// 使用foreach循环遍历二维数组
for (int[] innerArray : twoDArray) {for (int value : innerArray) {System.out.print(value + " ");}System.out.println();
}

• 第二维的长度：在初始化之前，第二维的每个元素都是null。初始化后，第二维的长度由代码决定（如上例中均为3），但也可以设置不同长度，例如：

  twoDArray[0] = new int[2];
  twoDArray[1] = new int[4];
  // ...
  

4. 类与对象问题

类与对象的区别是什么？

• 类：是对象的蓝图或模板，定义了对象的属性（字段）和方法（行为）。它是一个抽象概念，例如String类、Math类。
• 对象：是类的实例，是具体的数据结构，占用内存空间。例如，通过new String("abc")创建的字符串对象。

Math类有对象吗？

• Math类没有对象（实例）。因为Math类被设计为工具类，所有方法都是static的，并且构造函数是private的，防止实例化。直接通过类名调用方法，如Math.abs(-5)。

String类有什么属性是private的，有什么方法是public的，为什么这样设计？

• private属性：String类内部使用private final数组存储字符数据，例如在Java 8及之前是private final char[] value，在Java 9及之后是private final byte[] value。这些属性是private的，以防止外部直接访问和修改。

• public方法：String类提供了许多public方法用于操作字符串，例如：

  • public int length()：返回字符串长度。
  • public char charAt(int index)：返回指定索引处的字符。
  • public String substring(int beginIndex)：返回子字符串。

• 为什么这样设计：

  • 封装性：通过将属性设为private，控制对内部数据的访问，确保字符串的不可变性。外部代码不能直接修改内部数组，从而保证字符串内容一致性和线程安全。
  • 安全性：防止恶意修改字符串内容，例如在安全敏感的上下文中。
  • 灵活性：可以在内部改变实现而不影响外部代码（例如从char数组改为byte数组以节省空间）。
  • 示例：substring方法返回新字符串，而不是修改原字符串，这得益于不可变设计。

5. setter/getter模式与封装性

为什么Java中普遍使用setter/getter模式？

• 原因：
  • 封装性：setter/getter模式是封装的具体体现。通过将属性设为private，然后提供public的setter和getter方法，可以控制对属性的访问。
  • 优点：
    • 数据验证：在setter方法中检查输入值的有效性（例如，年龄不能为负数）。
    • 延迟初始化或计算：在getter中可以实现延迟加载或计算属性值。
    • 修改内部实现：以后可以改变属性的存储方式而不影响外部代码（例如，将直接存储改为计算得出）。
    • 添加额外逻辑：可以在setter/getter中添加日志、通知或同步代码。
  • 与封装性的关系：封装隐藏了对象的内部状态，只暴露必要的操作接口（setter/getter），从而降低耦合度，提高代码的可维护性和安全性。如果属性直接public，外部代码可以随意修改，可能导致对象状态不一致。

6. 对象属性的初始化时机和方法

对象的属性可以在以下时机进行初始化：

1. 声明时直接初始化：在定义属性时直接赋值。

   private int x = 10;
   private String name = "default";
   

2. 构造器中初始化：在构造函数中赋值。

   public MyClass() {this.x = 10;this.name = "default";
   }
   

3. 初始化块中初始化：

   • 实例初始化块：在类中使用{}块，每次创建对象时执行。

     {x = 10;name = "default";
     }
     

   • 静态初始化块：使用static{}块，用于初始化静态属性，在类加载时执行一次。

4. 通过方法初始化：在对象创建后，通过setter方法或其他方法初始化。

   MyClass obj = new MyClass();
   obj.setX(10);
   

5. 延迟初始化：在第一次访问属性时初始化，通常结合null检查。

   private String data;
   public String getData() {if (data == null) {data = loadData(); // 加载数据}return data;
   }
   

这些方法可以根据需要组合使用，以确保属性在对象使用前被正确初始化。