Java解惑中文版：从基础到高级挑战

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"Java解惑中文版是一系列针对Java编程语言的难题解答和概念解析，旨在帮助学习者深化理解和掌握Java的核心概念。这些谜题涵盖了Java语言的关键知识点，如基本表达式、数据类型、字符处理、循环结构、异常处理、类与对象、库函数以及命名规范等。在"Java谜题1表达式之谜"部分，读者将探索奇数性表达式、十六进制转换、多重转型等，这些谜题挑战了对Java基础运算和数据类型的理解。"字符之谜"涉及字符数组、转义字符、字符串操作，以及如何处理特殊字符和字符串格式。 "循环之谜"部分聚焦于循环控制结构，如for、while和do-while循环，通过实际的编程例子来演示如何有效地遍历和处理数据。"异常之谜"则涵盖了异常处理机制，包括如何捕获、抛出和处理程序运行时错误。 "类之谜"部分着重于类的设计和继承，通过实例分析讲解构造器、静态和非静态成员、对象初始化等。"库之谜"探讨Java标准库的使用，如日期处理、命名策略、集合框架等。此外，还有关于命名规则、反射和并发控制的深入剖析。 "更多类之谜"和"更多库之谜"进一步扩展了主题，涉及面向对象编程的高级概念，如封装、多态性，以及库函数的深层次应用，如文件I/O和网络编程。通过解决这些谜题，读者不仅能巩固Java语法，还能提升解决问题和调试代码的能力。尽管原作者推荐阅读英文版以保持原汁原味，但这份中文版的解惑资料对于中国开发者来说无疑是一份宝贵的资源，能够帮助他们在实践中理解和掌握Java编程技巧。"

谜题谜题谜题谜题 10101010：：：：八两八两八两八两

与上面的例子相反，如果我们给出的关于变量 x 和 i 的声明是如下的合法语句：

x = x + i;

但是，它并不是：

x += i;

乍一看，这个谜题可能看起来与前面一个谜题相同。但是请放心，它们并不一样。

这两个谜题在哪一条语句必是合法的，以及哪一条语句必是不合法的方面，正好

相反。

就像前面的谜题一样，这个谜题也依赖于有关复合赋值操作符的规范中的细节。

二者的相似之处就此打住。基于前面的谜题，你可能会想：符合赋值操作符比简

单赋值操作符的限制要少一些。在一般情况下，这是对的，但是有这么一个领域，

在其中简单赋值操作符会显得更宽松一些。

复合赋值操作符要求两个操作数都是原始类型的，例如 int，或包装了的原始类

型，例如 Integer，但是有一个例外：如果在+=操作符左侧的操作数是 String

类型的，那么它允许右侧的操作数是任意类型，在这种情况下，该操作符执行的

是字符串连接操作。简单赋值操作符（=）允许其左侧的是对象引用类型，这就

显得要宽松许多了：你可以使用它们来表示任何你想要表示的内容，只要表达式

的右侧与左侧的变量是赋值兼容的即可。

你可以利用这一差异来解决该谜题。要想用 += 操作符来执行字符串连接操作，

你就必须将左侧的变量声明为 String 类型。通过使用直接赋值操作符，字符串

连接的结果可以存放到一个 Object 类型的变量中。

为了说得具体一些，并提供一个解决方案给这个谜题，假设我们在该谜题的两个

赋值表达式之前有下面这些声明：

Object x = "Buy ";

String i = "Effective Java!";

简单赋值是合法的，因为 x + i 是 String 类型的，而 String 类型又是与 Object

赋值兼容的：

x = x + i;

复合赋值是非法的，因为左侧是一个 Object 引用类型，而右侧是一个 String

类型：

x += i;

这个谜题对程序员来说几乎算不上什么教训。对语言设计者来说，加法的复合赋

值操作符应该在右侧是 String 类型的情况下，允许左侧是 Object 类型。这项修

改将根除这个谜题所展示的违背直觉的行为。

JavaJavaJavaJava 谜题谜题谜题谜题 2222————————字符谜题字符谜题字符谜题字符谜题

谜题谜题谜题谜题 11111111：：：：最后的笑声最后的笑声最后的笑声最后的笑声

下面的程序将打印出什么呢？

public class LastLaugh{

public static void main(String[] args){

System.out.print("H"+"a");

System.out.print('H'+'a');

}

你可能会认为这个程序将打印 HaHa。该程序看起来好像是用两种方式连接了 H

和 a，但是你所见为虚。如果你运行这个程序，就会发现它打印的是 Ha169。那

么，为什么它会产生这样的行为呢？

正如我们所期望的，第一个对 System.out.print 的调用打印的是 Ha：它的参数

是表达式"H"+"a"，显然它执行的是一个字符串连接。而第二个对

System.out.print 的调用就是另外一回事了。问题在于'H'和'a'是字符型字面

常量，因为这两个操作数都不是字符串类型的，所以 + 操作符执行的是加法而

不是字符串连接。

编译器在计算常量表达式'H'+'a'时，是通过我们熟知的拓宽原始类型转换将两

个具有字符型数值的操作数（'H'和'a'）提升为 int 数值而实现的。从 char 到

int 的拓宽原始类型转换是将 16 位的 char 数值零扩展到 32 位的 int。对于'H'，

char 数值是 72，而对于'a'，char 数值是 97，因此表达式'H'+'a'等价于 int

常量 72 + 97，或 169。

站在语言的立场上，若干个 char 和字符串的相似之处是虚幻的。语言所关心的

是，char 是一个无符号 16 位原始类型整数——仅此而已。对类库来说就不尽如

此了，类库包含了许多可以接受 char 参数，并将其作为 Unicode 字符处理的方

法。

那么你应该怎样将字符连接在一起呢？你可以使用这些类库。例如，你可以使用

一个字符串缓冲区：

StringBuffer sb = new StringBuffer();

sb.append('H');

sb.append('a');

System.out.println(sb);

这么做可以正常运行，但是显得很丑陋。其实我们还是有办法去避免这种方式所

产生的拖沓冗长的代码。你可以通过确保至少有一个操作数为字符串类型，来

强制 + 操作符去执行一个字符串连接操作，而不是一个加法操作。这种常见的

惯用法用一个空字符串（""）作为一个连接序列的开始，如下所示：

System.out.println("" + 'H' + 'a');

这种惯用法可以确保子表达式都被转型为字符串。尽管这很有用，但是多少有一

点难看，而且它自身可能会引发某些混淆。你能猜到下面的语句将会打印出什么

吗？如果你不能确定，那么就试一下：

System.out.print("2 + 2 = " + 2+2);

如果使用的是 JDK 5.0，你还可以使用

System.out.printf("%c%c", 'H', 'a');

总之，使用字符串连接操作符使用格外小心。+ 操作符当且仅当它的操作数中至

少有一个是 String 类型时，才会执行字符串连接操作；否则，它执行的就是加

法。如果要连接的没有一个数值是字符串类型的，那么你可以有几种选择：

• 预置一个空字符串；

• 将第一个数值用 String.valueOf 显式地转换成一个字符串；

• 使用一个字符串缓冲区；

• 或者如果你使用的 JDK 5.0，可以用 printf 方法。

这个谜题还包含了一个给语言设计者的教训。操作符重载，即使在 Java 中只在

有限的范围内得到了支持，它仍然会引起混淆。为字符串连接而重载 + 操作符

可能就是一个已铸成的错误。

谜题谜题谜题谜题 12121212：：：：ABCABCABCABC

这个谜题要问的是一个悦耳的问题，下面的程序将打印什么呢？

public class ABC{

public static void main(String[] args){

String letters = "ABC";

char[] numbers = {'1', '2', '3'};

System.out.println(letters + " easy as " + numbers);

}

可能大家希望这个程序打印出 ABC easy as 123。遗憾的是，它没有。如果你运

行它，就会发现它打印的是诸如 ABC easy as [C@16f0472 之类的东西。为什么

这个输出会如此丑陋？

尽管 char 是一个整数类型，但是许多类库都对其进行了特殊处理，因为 char

数值通常表示的是字符而不是整数。例如，将一个 char 数值传递给 println 方

法会打印出一个 Unicode 字符而不是它的数字代码。字符数组受到了相同的特殊

处理：println 的 char[]重载版本会打印出数组所包含的所有字符，而

String.valueOf 和 StringBuffer.append 的 char[]重载版本的行为也是类似的。

然而，字符串连接操作符在这些方法中没有被定义。该操作符被定义为先对它的

两个操作数执行字符串转换，然后将产生的两个字符串连接到一起。对包括数组

在内的对象引用的字符串转换定义如下[JLS 15.18.1.1]：

如果引用为 null，它将被转换成字符串"null"。否则，该转换的执行就像是不

用任何参数调用该引用对象的 toString 方法一样；但是如果调用 toString 方法

的结果是 null，那么就用字符串"null"来代替。

那么，在一个非空 char 数组上面调用 toString 方法会产生什么样的行为呢？数

组是从 Object 那里继承的 toString 方法[JLS 10.7]，规范中描述到：“返回一

个字符串，它包含了该对象所属类的名字，'@'符号，以及表示对象散列码的一

个无符号十六进制整数”[Java-API]。有关 Class.getName 的规范描述到：在

char[]类型的类对象上调用该方法的结果为字符串"[C"。将它们连接到一起就形

成了在我们的程序中打印出来的那个丑陋的字符串。

有两种方法可以订正这个程序。你可以在调用字符串连接操作之前，显式地将一

个数组转换成一个字符串：

System.out.println(letters + " easy as " +

String.valueOf(numbers));

或者，你可以将 System.out.println 调用分解为两个调用，以利用 println 的

char[]重载版本：

System.out.print(letters + " easy as ");

System.out.println(numbers);

请注意，这些订正只有在你调用了 valueOf 和 println 方法正确的重载版本的情

况下，才能正常运行。换句话说，它们严格依赖于数组引用的编译期类型。

下面的程序说明了这种依赖性。看起来它像是所描述的第二种订正方式的具体实

现，但是它产生的输出却与最初的程序所产生的输出一样丑陋，因为它调用的是

println 的 Object 重载版本，而不是 char[]重载版本。

class ABC2{

public static void main(String[] args){

String letters = "ABC";

Object numbers = new char[] { '1', '2', '3' };

System.out.print(letters + " easy as ");

System.out.println(numbers);

}

总之，char 数组不是字符串。要想将一个 char 数组转换成一个字符串，就要调

用 String.valueOf(char[])方法。某些类库中的方法提供了对 char 数组的类似

字符串的支持，通常是提供一个 Object 版本的重载方法和一个 char[]版本的重

载方法，而之后后者才能产生我们想要的行为。

对语言设计者的教训是：char[]类型可能应该覆写 toString 方法，使其返回数

组中包含的字符。更一般地讲，数组类型可能都应该覆写 toString 方法，使其

返回数组内容的一个字符串表示。

谜题谜题谜题谜题 13131313：：：：畜牧场畜牧场畜牧场畜牧场

George Orwell 的《畜牧场（Animal Farm）》一书的读者可能还记得老上校的

宣言：“所有的动物都是平等的。”下面的 Java 程序试图要测试这项宣言。那

么，它将打印出什么呢？

public class AnimalFarm{

public static void main(String[] args){

final String pig = "length: 10";

final String dog = "length: " + pig.length();

System.out. println("Animals are equal: "

+ pig == dog);

}

对该程序的表面分析可能会认为它应该打印出 Animal are equal: true。毕竟，

pig 和 dog 都是 final 的 string 类型变量，它们都被初始化为字符序列“length:

10”。换句话说，被 pig 和 dog 引用的字符串是且永远是彼此相等的。然而，==

操作符测试的是这两个对象引用是否正好引用到了相同的对象上。在本例中，它

们并非引用到了相同的对象上。

你可能知道 String 类型的编译期常量是内存限定的。换句话说，任何两个 String

类型的常量表达式，如果标明的是相同的字符序列，那么它们就用相同的对象引

用来表示。如果用常量表达式来初始化 pig 和 dog，那么它们确实会指向相同的

对象，但是 dog 并不是用常量表达式初始化的。既然语言已经对在常量表达式中

允许出现的操作作出了限制，而方法调用又不在其中，那么，这个程序就应该打

印 Animal are equal: false，对吗？

嗯，实际上不对。如果你运行该程序，你就会发现它打印的只是 false，并没有

其它的任何东西。它没有打印 Animal are equal: 。它怎么会不打印这个字符

串字面常量呢？毕竟打印它才是正确的呀！谜题 11 的解谜方案包含了一条暗示：

+ 操作符，不论是用作加法还是字符串连接操作，它都比 == 操作符的优先级高。

因此，println 方法的参数是按照下面的方式计算的：

System.out.println(("Animals are equal: " + pig) == dog);

这个布尔表达式的值当然是 false，它正是该程序的所打印的输出。

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