Java 列表复制与对象引用

Java 列表复制与对象引用

一、知识点

1. 对象引用的基本概念

在 Java 中，List 这样的集合存储的并不是真正的对象，而是对象的“地址”（引用）。就好比你有一个文件柜，文件柜里放的不是文件本身，而是指向文件存放位置的标签。集合中的每个元素都指向堆内存中的实际对象实例。

2. 列表复制与对象引用

当你用 new ArrayList<>(schools) 复制一个列表时，新列表（比如 sortedSchools）只是把原列表（schools）中对象的“地址”复制了一遍，而不是复制对象本身。也就是说，两个列表中的元素都指向同一个对象实例，就像两个标签指向同一个文件。

3. 对象属性修改的影响

因为两个列表中的元素指向同一个对象，所以当你修改复制后的列表（sortedSchools）中对象的属性时，原列表（schools）中对应的对象属性也会跟着变。就好比你通过一个标签修改了文件内容，另一个标签指向的文件内容也会变。

4. 避免原列表被修改的方法

如果你希望修改复制后的列表时不影响原列表，可以在复制列表时创建新的对象，而不是直接复制引用。比如用构造函数重新创建对象：

List<School> sortedSchools = new ArrayList<>();
for (School school : schools) {
    sortedSchools.add(new School(school.abbreviation, school.totalStudents));
}

这种方法虽然能避免原列表被修改，但会增加内存开销（因为要创建新的对象实例）和处理时间（因为要调用构造函数）。

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二、面试题

1. 基础概念题

题目：请解释在 Java 中 List 存储的是 School 对象还是对象的引用？并说明当使用 new ArrayList<>(schools) 复制列表时会发生什么？

答案：List 存储的是 School 对象的引用，而不是对象本身。就好比你有一个文件柜，文件柜里放的是指向文件的标签，而不是文件本身。当使用 new ArrayList<>(schools) 复制列表时，新列表只是复制了原列表中对象的引用（标签），而不是创建新的对象实例。也就是说，新列表和原列表中的元素都指向堆内存中同一个对象。

2. 代码分析题

题目：以下是一段 Java 代码，请分析代码的输出结果，并解释原因。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class School {
    String abbreviation;
    int totalStudents;
    int unassignedStudents;
    int supervisors;

    public School(String abbreviation, int totalStudents) {
        this.abbreviation = abbreviation;
        this.totalStudents = totalStudents;
        this.unassignedStudents = totalStudents;
        this.supervisors = 0;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<School> schools = new ArrayList<>();
        School school1 = new School("ABC", 100);
        schools.add(school1);

        List<School> sortedSchools = new ArrayList<>(schools);
        for (School school : sortedSchools) {
            if (school.unassignedStudents > 0) {
                school.unassignedStudents -= 20;
                school.supervisors++;
            }
        }

        System.out.println("原列表 schools 中学校的未分配学生数: " + schools.get(0).unassignedStudents);
    }
}

答案：输出结果是 原列表 schools 中学校的未分配学生数: 80。原因如下：

• sortedSchools 是通过 new ArrayList<>(schools) 复制的，它只是复制了 schools 中对象的引用，而不是创建新的对象实例。
• 在 sortedSchools 中修改对象的属性（比如 unassignedStudents 和 supervisors），因为引用的是同一个对象，所以 schools 中对应的对象属性也会被修改。因此，schools.get(0).unassignedStudents 的值会从 100 变为 80。

3. 优化策略题

题目：如果希望在上述代码中，对 sortedSchools 中 School 对象属性的修改不影响 schools 列表，应该如何修改代码？请说明这种修改的优缺点。

答案：

• 修改方法：在复制列表时创建新的 School 对象，而不是直接复制引用。修改后的代码如下：

  List<School> sortedSchools = new ArrayList<>();
  for (School school : schools) {
      sortedSchools.add(new School(school.abbreviation, school.totalStudents));
  }
  

• 优点：这样可以保证原列表 schools 不会被 sortedSchools 的操作所影响，数据的独立性更好。就像你复制了一份文件，修改副本不会影响原始文件。
• 缺点：会增加内存开销（因为需要创建新的对象实例），同时也会增加处理时间（因为每次复制都要调用构造函数来创建新对象）。