Java ArrayList中存储对象数组的引用陷阱与深拷贝解决方案

1. 理解Java中的对象与数组引用

在java中，当我们将对象（包括数组）赋值给变量或作为参数传递时，传递的不是对象本身，而是对该对象的引用。这意味着多个变量可以指向内存中的同一个对象。对于基本数据类型（如int, double, boolean等），赋值操作会复制其值；但对于对象类型（包括数组），赋值操作只会复制其引用。

例如，int[][] A声明了一个二维整型数组的引用。当你执行Matrices m = new Matrices(); m.setM(A);时，Matrices对象内部的M字段将持有与局部变量A相同的引用，它们都指向内存中的同一个二维数组实例。

2. 问题场景分析

考虑以下场景：在一个循环中，我们希望将一个二维数组在不同迭代中的状态保存到一个ArrayList中。Matrices是一个简单的封装类，包含一个int[][]类型的成员变量。

原始的Matrices类定义如下：

public class Matrices {
    private int M[][]; // 按照Java命名规范，通常建议使用小写字母m

    public int[][] getM() {
        return M;
    }

    public void setM(int[][] M) {
        this.M = M;
    }
}

在主程序中，我们尝试在循环中创建Matrices对象并将其添加到ArrayList中：

立即学习“Java免费学习笔记（深入）”；

import java.util.ArrayList;

public class FloydAlgorithmExample {

    // 假设panel.CreaMatriz() 和 panel.EscribeMatrices() 是外部方法
    // 简化示例，此处用模拟数据代替
    static class Panel {
        public int[][] CreaMatriz() {
            // 模拟初始矩阵
            return new int[][]{
                {0, 3, 1, Integer.MAX_VALUE},
                {Integer.MAX_VALUE, 0, Integer.MAX_VALUE, Integer.MAX_VALUE},
                {Integer.MAX_VALUE, 4, 0, 1},
                {3, Integer.MAX_VALUE, Integer.MAX_VALUE, 0}
            };
        }

        public String EscribeMatrices(int[][] matrix) {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (int[] row : matrix) {
                for (int val : row) {
                    if (val == Integer.MAX_VALUE) {
                        sb.append(" ∞ ");
                    } else {
                        sb.append(String.format("%3d", val));
                    }
                }
                sb.append("\n");
            }
            return sb.toString();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Panel panel = new Panel();
        ArrayList matrices = new ArrayList<>();

        // 初始矩阵
        int[][] A = panel.CreaMatriz();

        // 模拟节点数量
        ArrayList