[Day 2] Call by value、Call by reference？＝與＝＝與equals的混亂圓舞曲！

2024 iThome 鐵人賽

DAY 2

Software Development

週日時在做什麼？有沒有空？可以來寫SpringBoot嗎？系列第 2 篇

16th鐵人賽

tarnishedash

團隊抓挖幫嘎

2024-09-16 20:34:25

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這章想要聊聊的點有兩個。

Java Call By Value與Call By Reference是什麼？
Java =、==、equals() 之間的差別以及如何使用？

在初學Java時，有一些Java的觀念是你必須要認識的，像是基本型別 (Primitive Type)與參考型別(Reference Type)，這兩個的最主要的差別在，當變數被改變時，基本型別被改變的是值本身，而參考型別改變的是參考的對象。

Call By Value可以參考以下例子

class Student {
    int schoolId;
    Integer age;
    String name;
    char rank;
    Student(int schoolId, Integer age, String name, char rank) {
        this.schoolId = schoolId;
        this.age = age;
        this.name = name;
        this.rank = rank;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }
}

private void replaceByHacker(int schoolId, Integer age, String name, char rank) {
    schoolId = 99999;
    age = 9999;
    name = "Stolen";
    rank = 'F';
}

// 運行程式碼
Student student = new Student(1,14,"John",'B');
System.out.println(student);
replaceByHacker(student.schoolId,student.age,student.name,student.rank);
System.out.println(student);

//output
schoolId=1, age=14, name=John, rank=B
schoolId=1, age=14, name=John, rank=B

比方說，我們有一個學生類別，我們定義它之後，先印出學生的資料，接著執行replaceByHacker()方法，想要竄改學生資料，但最後學生的資料並沒有被改變。

原因是傳入的參數是基本型別，也就是傳入的是”值”而不是”位址”，因此實際上在方法內部被更改後，也不會影響先前的變數。

接著我們來看另外一個例子

private void replaceByHacker2(Student student) {
  student.age = 777;
}

// 運行程式碼
System.out.println(student);
replaceByHacker2(student);
System.out.println(student);
  
//output
schoolId=1, age=14, name=John, rank=B
schoolId=1, age=777, name=John, rank=B

在這個例子中，你可以在方法中更改student這個物件的屬性，但對物件本身也是無法被更改的，比方說你不能在方法中把student指定為null。

我自己的理解是，方法中引用的這些參數都只是一個代理的對象，跟資料實際的記憶體位址沒有關係。Java本身也無法傳入記憶體位址，因此並沒有沒有Call By Reference的概念。
至於哪些屬於基本型別，哪些屬於參考型別的，可以看看這篇文章：https://chriskang028.medium.com/%E7%82%BA%E4%BB%80%E9%BA%BC%E8%B3%87%E6%96%99%E5%9E%8B%E5%88%A5%E6%9C%83%E5%BD%B1%E9%9F%BF%E8%B3%87%E6%96%99%E5%AD%98%E5%8F%96-%E6%B7%BA%E8%AB%87-primitive-type-%E8%88%87-reference-type-%E7%9A%84%E5%B7%AE%E7%95%B0-a0a4766a801

綜合以上範例，我們可以得出一道結論。針對基本型別中 = 所傳遞的是值，而針對參考型別 = 所傳遞的是值的參考，為了更好地說明這件事，我們再舉個例子：

int a = 10;
int k = 10;
int b = 5;
b=a;

這三行程式碼做了以下事：

JVM在記憶體中宣告一個空間放了10，並把10指定給a
把10指定給k
JVM在記憶體中宣告一個空間放了5，並把5指定給b。
把a存放的10指定給b
a,b等於10

這是傳遞值的例子，接下來是傳遞參考的例子。

String a = new String("Some");
String b = a;

System.out.println("is a equal b ?" + (a == b)); // output: true
String c = new String("Car");
String d = new String("Car");
System.out.println("is c equal d ?" + (c == d)); // output: false
System.out.println("is c equal d ?" + (c.equals(d))); // output: true

前面都一樣，差別只是在第二行a將它的參考給了b，所以a與b此時指向了同一個位置（記憶體位址）。
繼續往下看，值得一提的是c d兩個變數，兩個都宣告為同一個”Car”，但是因為c d兩個使用new String()方法宣告，並擁有各自的記憶體位址，且兩者並沒有指向同一個參考。所以 == 比較的結果是 false。
同時，你也可以得知 == 並不是值的比較，而是判斷兩個變數是否指向同一個位址。
所以，若要比較兩個字串實際上是否相同，則要使用.equals()。
基本上，非Primitive Type的型別我都不建議使用 == 作為判斷是否相等的依據，因為不準。

再來我們來看下一部分

Student student = new Student(1,14,"John",'B');
Student copyStudent = new Student(1,14,"John",'B');
System.out.println(student == copyStudent); //output: false
System.out.println(student.equals(copyStudent)); //output: false

從剛剛我們可以得知==比較的是記憶體位址，因此第三行為false是可理解的，但我想你一定會好奇為甚麼第四行不是true呢？這個原因是因為物件本身若沒有實作.equals()方法時，預設會套用Object的.equals()，也就是以下程式。

public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

恭喜你回到原點，他結果還是使用== 去比較，所以，這也是為很多物件在建立後必須要複寫.equals()的原因，因為不準，之所以我會說不準的原因，是因為並不是所有時候都會呈現錯誤的結果。在一些複雜的情況下，可能你並不知道兩個物件的記憶體位址是否同源。
所以在實務上，若需要比較兩者物件，必須要額外覆寫成我們需要的邏輯。

class Student {
        int schoolId;
        Integer age;
        String name;
        char rank;
        Student(int schoolId, Integer age, String name, char rank) {
            this.schoolId = schoolId;
            this.age = age;
            this.name = name;
            this.rank = rank;
        }

        public void setAge(Integer age) {
            this.age = age;
        }
		@Override
        public boolean equals(Object that) {
            return this.schoolId == ((Student) that).schoolId &&
                    Objects.equals(this.age, ((Student) that).age) &&
                    Objects.equals(this.name, ((Student) that).name) &&
                    this.rank == ((Student) that).rank;
        }
    }

以上是一些Java的觀念，我希望這些內容是簡單好懂的，若有錯誤的點也歡迎在下方指正，一同學習成長。
下一回也會繼續談有關Java的一些特性，那我們明天見吧。