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。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。
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";
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");
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。
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。