เรื่องจุกจิกของ Java

นึกภาพก่อน

โค้ดของ ArrayCollection มีรายละเอียดเล็ก ๆ สี่จุดที่ดูเหมือนเขียนไปตามธรรมเนียม แต่ทุกจุดมีเหตุผล:

private Object[] elementData;                    // (1) ทำไม Object
if (elementData[i].equals(e)) return i;          // (2) ทำไม equals ไม่ใช่ ==
elementData[size] = null;                        // (3) ทำไมต้องใส่ null
c.add(new Integer(5));                           // (4) ทำไมไม่ใส่ 5 ตรง ๆ

บทนี้ตอบทั้งสี่ข้อ และทุกข้อจะกลับมาอีกในทุกโครงสร้างข้อมูลที่เหลือของวิชา

Object เป็น root class

ทุกคลาสใน Java เป็นลูกหลานของคลาส Object ไม่ว่าจะเขียน extends หรือไม่

          Object
         /      \
      Font    Component
              /       \
        Container    Button
            |
         Window

ผลคือ ตัวแปรชนิด Object อ้างอ็อบเจกต์ของคลาสใดก็ได้ (upcast) อาเรย์ Object[] จึงเก็บได้ทุกประเภทอ็อบเจกต์ ArrayCollection ตัวเดียวจึงใช้เก็บ String, ตาราง 15-puzzle หรืออะไรก็ได้

Wrapper class

Object[] เก็บได้ทุกอ็อบเจกต์ ยกเว้นข้อมูลพื้นฐาน (int, double, char, ...) เพราะข้อมูลพื้นฐานไม่ใช่อ็อบเจกต์ ถ้าต้องการเก็บ ต้องห่อด้วย wrapper class ให้เป็นอ็อบเจกต์ก่อน

c.add(new Integer(5));                            // ห่อ
int x = ((Integer) elementData[0]).intValue();    // แกะ

ตั้งแต่ Java 5 compiler ห่อและแกะให้อัตโนมัติ (autoboxing) จึงเขียน c.add(5); ได้ แต่สิ่งที่ถูกเก็บจริงยังเป็นอ็อบเจกต์ Integer

equals กับ ==

• == กับอ็อบเจกต์ ถามว่า เป็นอ็อบเจกต์ตัวเดียวกันไหม (ตัวอ้างอิงชี้ที่เดียวกัน)
• equals ถามว่า มีค่าเท่ากันไหม ตามที่คลาสนั้นนิยาม

String a = new String("BANGKOK");
String b = new String("BANGKOK");
a == b        // false: คนละอ็อบเจกต์
a.equals(b)   // true: ตัวอักษรเหมือนกัน

indexOf จึงต้องใช้ equals ไม่อย่างนั้น contains("BANGKOK") อาจคืน false ทั้งที่มีข้อมูลนั้นอยู่ เพียงเพราะเป็นคนละอ็อบเจกต์

Dereference และ garbage

อ็อบเจกต์ที่ไม่มีตัวแปรใดอ้างถึงแล้วเรียกว่า ขยะ (garbage) Java จะเก็บคืนหน่วยความจำให้เอง (garbage collection) แต่จะเก็บได้ก็ต่อเมื่อ ไม่มีตัวอ้างอิงเหลืออยู่จริง ๆ

ใน remove:

elementData[i] = elementData[--size];
elementData[size] = null;

ถ้าไม่มีบรรทัดที่สอง ช่อง size ยังอ้างอ็อบเจกต์เดิมอยู่ ทั้งที่ collection ถือว่าไม่มีข้อมูลในช่องนั้นแล้ว อ็อบเจกต์จึงไม่เป็นขยะและค้างอยู่ในหน่วยความจำ การใส่ null คือการเลิกอ้าง (dereference)

หลักเดียวกันอยู่ใน pop ของ stack, dequeue ของ queue และ remove ของ list

ตัวอย่างไล่ทีละขั้น

Collection c = new ArrayCollection(10);
c.add(new Integer(7));
c.add(new Integer(7));
System.out.println(c.size());
System.out.println(c.contains(new Integer(7)));
c.remove(new Integer(7));
System.out.println(c.size());

1. add สองครั้ง ได้อ็อบเจกต์ Integer สองตัวที่มีค่า 7 Collection ซ้ำได้ size() จึงเป็น 2
2. contains(new Integer(7)) สร้างอ็อบเจกต์ตัวที่สาม indexOf เทียบด้วย equals ซึ่งดูค่า จึงพบที่ช่อง 0 ได้ true (ถ้า indexOf ใช้ == จะได้ false เพราะเป็นคนละอ็อบเจกต์)
3. remove ลบตัวแรกที่พบเพียงตัวเดียว size() จึงเป็น 1

จุดที่มักพลาด

1. ใช้ == เทียบ String หรืออ็อบเจกต์

ได้ผลถูกบ้างผิดบ้าง ขึ้นกับว่าบังเอิญเป็นอ็อบเจกต์เดียวกันหรือไม่ ให้ใช้ equals เสมอ

2. คิดว่า Object[] เก็บ int ได้โดยตรง

เก็บไม่ได้ ที่เขียน add(5) ได้เพราะ autoboxing แปลงเป็น Integer ให้

3. คิดว่า garbage collection ทำให้ไม่ต้องใส่ null

ตรงกันข้าม ต้องใส่ null เพื่อให้ garbage collector รู้ว่าอ็อบเจกต์นั้นไม่ถูกใช้แล้ว

4. ลืม cast ตอนดึงข้อมูลออก

ข้อมูลที่ได้จากที่เก็บมีชนิด Object ต้อง downcast ก่อนเรียกเมท็อดเฉพาะของมัน เช่น (Pos) q.dequeue()

5. เรียก equals บน null

elementData[i].equals(e) ปลอดภัยเพราะช่อง 0..size-1 ไม่เป็น null (add ปฏิเสธ null ด้วย IllegalArgumentException)

ที่มา: COLLECTION_1_2n.pdf หน้า 44–53