Java 列表復制與對象引用

一、知識點

1. 對象引用的基本概念

在 Java 中，List<School> 這樣的集合存儲的并不是真正的對象，而是對象的“地址”（引用）。就好比你有一個文件柜，文件柜里放的不是文件本身，而是指向文件存放位置的標簽。集合中的每個元素都指向堆內存中的實際對象實例。

2. 列表復制與對象引用

當你用 new ArrayList<>(schools) 復制一個列表時，新列表（比如 sortedSchools）只是把原列表（schools）中對象的“地址”復制了一遍，而不是復制對象本身。也就是說，兩個列表中的元素都指向同一個對象實例，就像兩個標簽指向同一個文件。

3. 對象屬性修改的影響

因為兩個列表中的元素指向同一個對象，所以當你修改復制后的列表（sortedSchools）中對象的屬性時，原列表（schools）中對應的對象屬性也會跟著變。就好比你通過一個標簽修改了文件內容，另一個標簽指向的文件內容也會變。

4. 避免原列表被修改的方法

如果你希望修改復制后的列表時不影響原列表，可以在復制列表時創建新的對象，而不是直接復制引用。比如用構造函數重新創建對象：

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

這種方法雖然能避免原列表被修改，但會增加內存開銷（因為要創建新的對象實例）和處理時間（因為要調用構造函數）。

---

二、面試題

1. 基礎概念題

題目：請解釋在 Java 中 List<School> 存儲的是 School 對象還是對象的引用？并說明當使用 new ArrayList<>(schools) 復制列表時會發生什么？

答案：List<School> 存儲的是 School 對象的引用，而不是對象本身。就好比你有一個文件柜，文件柜里放的是指向文件的標簽，而不是文件本身。當使用 new ArrayList<>(schools) 復制列表時，新列表只是復制了原列表中對象的引用（標簽），而不是創建新的對象實例。也就是說，新列表和原列表中的元素都指向堆內存中同一個對象。

2. 代碼分析題

題目：以下是一段 Java 代碼，請分析代碼的輸出結果，并解釋原因。

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 中學校的未分配學生數: " + schools.get(0).unassignedStudents);}
}

答案：輸出結果是 原列表 schools 中學校的未分配學生數: 80。原因如下：

• sortedSchools 是通過 new ArrayList<>(schools) 復制的，它只是復制了 schools 中對象的引用，而不是創建新的對象實例。
• 在 sortedSchools 中修改對象的屬性（比如 unassignedStudents 和 supervisors），因為引用的是同一個對象，所以 schools 中對應的對象屬性也會被修改。因此，schools.get(0).unassignedStudents 的值會從 100 變為 80。

3. 優化策略題

題目：如果希望在上述代碼中，對 sortedSchools 中 School 對象屬性的修改不影響 schools 列表，應該如何修改代碼？請說明這種修改的優缺點。

答案：

• 修改方法：在復制列表時創建新的 School 對象，而不是直接復制引用。修改后的代碼如下：

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

• 優點：這樣可以保證原列表 schools 不會被 sortedSchools 的操作所影響，數據的獨立性更好。就像你復制了一份文件，修改副本不會影響原始文件。
• 缺點：會增加內存開銷（因為需要創建新的對象實例），同時也會增加處理時間（因為每次復制都要調用構造函數來創建新對象）。