[MIT 6.031] Getting started with Java Reading 2

本文内容来自MIT6.031课程，源地址http://web.mit.edu/6.031/www/sp18/classes/02-basic-java/

Snapshot diagrams（快照图）

​ 对正在运行时runtime的程序绘制一张快照对我们分析细节上微妙的问题是十分有用的。Snapshot diagrams代表了程序在运行时的内部状态—程序的栈（方法和本地变量）和程序的堆（当前存在的对象）。

以下是我们在6.031课程中使用Snapshot diagram的原因：

• 用图片与对方交流（在课堂上和在小组讨论中）

• 能够用图解的方式说明基本类型和对象类型，不可变值和不可变应用，指针别名，栈和堆，抽象表示和具体表示的概念

• 帮助你解释你的小组项目设计

• 为后面课程中更丰富的设计铺平道路。比如在6.170中快照图

  归纳为对象模型（？）

尽管这个图在这个课程中用于Java，但是这种记号法可以用于任何现代编程语言，比如，python，js，C++，ruby。

下面分别介绍不同类型的快照图表示

Primitive values（原始值）

原始值直接用内容表示。使用引入箭头表示从一个变量或对象中引用原始值。

primitive values in snapshot diagram

Object values（对象值）

一个对象值是一个用标签标注对象类型的圆圈。当我们想要表示更多细节时，我们将对象中的域的名字写在圈里，并用箭头指出域的值。如果想要表示更多细节，比如说域的类型，域可以包含它的类型。一些人喜欢写x:int而不是int x，实际上两种都是可以的。

object values in snapshot diagram

Mutation values vs. reassigning variables（可变值与分配值）

快照图能够给我们提供一种方法来区分 改变一个变量 和 改变一个值 ：

• 当你给一个变量或字段（域）赋值时，你改变了变量箭头所指的位置。你可以将它指向一个不同的值。
• 当你给可变值（例如数字或列表）赋值时，你改变了这个可变值内部的引用。

Reassignment and immutable values（重新赋值和不可变值）

举例来说，如果我们有个String变量s，我们可以将它的值从"a"变为"ab"。

String s = "a";
s = s + "b";

reassigning a variable

String是一种immutable（不可变）类型，即一种一经创建便不可更改值的类型。Immutability（不变性）是这门课程的一个主要设计原则，我们将在以后讨论这个。

Mutable values（可变量）

与上面相反，StringBuilder（另一种Java内置的类）是一种mutable（可变的）对象，它表示一串字符，并且有方法可以改变对象的值。

StringBuilder sb = new StringBuilder("a");
sb.append("b");

mutating an object

上面两张快照图看起来很不一样：关于可变性和不可变性的区别将会对我们的代码safe from bugs（免于漏洞危险）起到重要的作用。

Immutable references（不可变引用）

Java也为我们提供了不可变引用：变量一旦被分配，就不会再重新被分配。为了使一个引用不再变化，就将它声明关键字final：

final int n = 5;

如果Java编译器不确定你的final变量在运行时只会被赋值一次(变量值在后面被改变)，那么编译器就会产生一个编译错误。所以final为不可变引用提供了static checking静态检查。

在一个快照图中，一个不可变引用用一个双线的箭头表示。比如一个对象的id不会变化，但是age会变化，我们就用下面的图来表示。

final reference is a double arrow

注意到我们可以用一个不可变引用指向一个可变值（例如final StringBuilder sb），即使用final声明，sb的值依然可变。