java中的隐式常数和不变字串

　　请观察下述代码：

　　//: Stringer.java

　　public class Stringer {

　　static String upcase(String s) {

　　return s.toUpperCase();

　　}

　　public static void main(String[] args) {

　　String q = new String("howdy");

　　System.out.println(q); // howdy

　　String qq = upcase(q);

　　System.out.println(qq); // HOWDY

　　System.out.println(q); // howdy

　　}

　　} ///:~

　　q传递进入upcase()时，它实际是q的句柄的一个副本。该句柄连接的对象实际只在一个统一的物理位置处。句柄四处传递的时候，它的句柄会得到复制。

　　若观察对upcase()的定义，会发现传递进入的句柄有一个名字s，而且该名字只有在upcase()执行期间才会存在。upcase()完成后，本地句柄s便会消失，而upcase()返回结果——还是原来那个字串，只是所有字符都变成了大写。当然，它返回的实际是结果的一个句柄。但它返回的句柄最终是为一个新对象的，同时原来的q并未发生变化。所有这些是如何发生的呢?

　　1. 隐式常数

　　若使用下述语句：

　　String s = "asdf";

　　String x = Stringer.upcase(s);

　　那么真的希望upcase()方法改变自变量或者参数吗?我们通常是不愿意的，因为作为提供给方法的一种信息，自变量一般是拿给代码的读者看的，而不是让他们修改。这是一个相当重要的保证，因为它使代码更易编写和理解。

　　为了在C++中实现这一保证，需要一个特殊关键字的帮助：const。利用这个关键字，程序员可以保证一个句柄(C++叫“指针”或者“引用”)不会被用来修改原始的对象。但这样一来，c++程序员需要用心记住在所有地方都使用const。这显然易使人混淆，也不容易记住。

　　2. 覆盖"+"和StringBuffer

　　利用前面提到的技术，String类的对象被设计成“不可变”。若查阅联机文档中关于String类的内容(本章稍后还要总结它)，就会发现类中能够修改String的每个方法实际都创建和返回了一个崭新的String对象，新对象里包含了修改过的信息——原来的String是原封未动的。因此，Java里没有与C++的const对应的特性可用来让编译器支持对象的不可变能力。若想获得这一能力，可以自行设置，就象String那样。

　　由于String对象是不可变的，所以能够根据情况对一个特定的String进行多次别名处理。因为它是只读的，所以一个句柄不可能会改变一些会影响其他句柄的东西。因此，只读对象可以很好地解决别名问题。

　　通过修改产生对象的一个崭新版本，似乎可以解决修改对象时的所有问题，就象String那样。但对某些操作来讲，这种方法的效率并不高。一个典型的例子便是为String对象覆盖的运算符“+”。“覆盖”意味着在与一个特定的类使用时，它的含义已发生了变化(用于String的“+”和“+=”是Java中能被覆盖的唯一运算符，Java不允许程序员覆盖其他任何运算符——注释④)。

　　④：C++允许程序员随意覆盖运算符。由于这通常是一个复杂的过程(参见《Thinking in C++》，Prentice-Hall于1995年出版)，所以Java的设计者认定它是一种“糟糕”的特性，决定不在Java中采用。但具有讽剌意味的是，运算符的覆盖在Java中要比在C++中容易得多。

　　针对String对象使用时，“+”允许我们将不同的字串连接起来：

　　String s = "abc" + foo + "def" + Integer.toString(47);

　　可以想象出它“可能”是如何工作的：字串"abc"可以有一个方法append()，它新建了一个字串，其中包含"abc"以及foo的内容;这个新字串然后再创建另一个新字串，在其中添加"def";以此类推。

　　这一设想是行得通的，但它要求创建大量字串对象。尽管最终的目的只是获得包含了所有内容的一个新字串，但中间却要用到大量字串对象，而且要不断地进行垃圾收集。我怀疑Java的设计者是否先试过种方法(这是软件开发的一个教训——除非自己试试代码，并让某些东西运行起来，否则不可能真正了解系统)。我还怀疑他们是否早就发现这样做获得的性能是不能接受的。

　　解决的方法是象前面介绍的那样制作一个可变的同志类。对字串来说，这个同志类叫作StringBuffer，编译器可以自动创建一个StringBuffer，以便计算特定的表达式，特别是面向String对象应用覆盖过的运算符+和+=时。下面这个例子可以解决这个问题：

　　//: ImmutableStrings.java

　　// Demonstrating StringBuffer

　　public class ImmutableStrings {

　　public static void main(String[] args) {

　　String foo = "foo";

　　String s = "abc" + foo +

　　"def" + Integer.toString(47);

　　System.out.println(s);

　　// The "equivalent" using StringBuffer:

　　StringBuffer sb =

　　new StringBuffer("abc"); // Creates String!

　　sb.append(foo);

　　sb.append("def"); // Creates String!

　　sb.append(Integer.toString(47));

　　System.out.println(sb);

　　}

　　} ///:~

　　创建字串s时，编译器做的工作大致等价于后面使用sb的代码——创建一个StringBuffer，并用append()将新字符直接加入StringBuffer对象(而不是每次都产生新对象)。尽管这样做更有效，但不值得每次都创建象"abc"和"def"这样的引号字串，编译器会把它们都转换成String对象。所以尽管StringBuffer提供了更高的效率，但会产生比我们希望的多得多的对象。