Java：为什么Array.length没有()，而String.length()有()?

Question

为什么获取数组的长度时不需要加括号，例如：

int [] ar;
System.out.println(ar.length); // no parentheses 

对于一个字符串而言，它将是

String st;
System.out.println(st.length());

- C graphics

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我不同意这个问题和之前的问题相同，也不同意那个问题的答案回答了这个问题。之前的问题是“如何找到这些不同实体的长度？”而这个问题是“为什么获取字符串的长度需要括号，但获取数组的长度却不需要？”我担心答案可能是“你就是需要”，但无论如何，在其他问题的答案中都没有提到。 - Carl Manaster

我也不同意。这个问题涉及到字段访问和方法之间的区别。如果深入探讨，它还涉及到为什么Java API内部有不同的实现。 - dognose

Answer 1

为什么Array.length没有()，但String.length()有？

在语法层面上，这实际上归结于“历史原因”和“Java（预）1.0语言设计者决定这样做”。只有真正了解“为什么”的语言设计者才能告诉你。

然而：

- length字段在数组对象的头部是特殊的，获取数组长度使用特殊的字节码。 - length字段不能通过任何手段改变，除非使用危险的本地代码黑客。这非常重要，以避免堆栈破坏等问题。（相比之下，即使是普通对象上的final字段也可以使用反射进行修改。） - 在这些方面，数组上的length确实不同于任何其他字段。

自（预）Java早期以来，API中的暴露字段已经过时。

大多数人会说这是一件好事。通过将长度信息公开为字符串、集合等类型的length()和size()方法，类库设计允许Java实现者更改相应类型的表示形式。如果直接公开字段，则在Java中无法实现此目的。

- Stephen C

Answer 2

区别在于：

• 数组的length（长度）不是关于实际内容的 - 它是维度！一个数组可以有length（长度）为10，但只包含2个元素。
• 包含元素的对象（字符串是一个包含多个字符的对象）可能具有一定数量的对象。此计数可能会因添加或删除元素而变化。因此，length() 方法关于实际内容！

原因是数组是一种语言结构 - 因此，每当您想要了解有关数组的信息时（例如它的长度或其他），您必须从JVM检索一个固定值，而不是调用评估某些东西的方法。

（Array 类只是实际 array 结构的代理。）

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从技术上讲，array（小写 a）只是内存分配，用于在内存中存储 array.length 个元素。（这就是为什么更改维度时不能简单地调整大小，而总是需要创建一个新数组的原因 - 它需要在内存中重新定位（在 C 中称为 realloc），以便有足够的空间来存储 array.length * elementSize 位。）

另一方面，列表不关心其元素在内存中的实际位置，因此允许随时进行动态调整大小。 （所以它可以提供一个 size() 方法，因为它没有维度，并且只需要返回有关其内容的信息。）

- dognose

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为了更好地理解您的观点，我查阅了“语言契约”并找到了这个链接：https://dev59.com/Y2kw5IYBdhLWcg3wNX32，但仍然无法建立联系。您能否再添加1-2行关于您在此处使用的语言结构的说明？ - C graphics

Answer 3

这是访问字段（无括号）和调用方法（需要括号，即使方法没有参数）之间的区别。

历史上，数组除了字段外，还可能有一个方法。字符串除了方法外，也可能有一个字段。字段更简单，这可能是为什么数组使用它的原因，但至少有两个原因说明String具有length方法是很好的：

1. String实现了CharSequence接口，该接口定义了一个length()方法，因此String必须具有该方法。（除了静态常量外，接口不支持定义字段。）String可以将length作为一个方法和一个字段，但那会分散注意力。

2. 灵活性。String的内部实现随着时间的推移而发生了变化：曾经它使用了一个内部char数组和单独的offset和length字段来定义char数组中的一个区域。这样做是为了子字符串可以共享父字符串的char数组（具有不同的偏移量和长度），而不是复制数组。后来发现这种优化很少有益，所以现在，String只有一个正确大小的char数组，length方法读取数组的length字段。String不再具有自己的length字段，甚至没有私有的length字段，但如果它是类的公共API的一部分，他们不能删除它，这会减少对内部实现的实验的灵活性。

- Boann

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CharSequence是在Java 1.4中添加的，因此它并不是String具有length()方法的原因。 - Mark Rotteveel

Answer 4

数组的length是一个int字段，但String（和其他对象）通常使用getter方法。

请注意，两者之间的区别在于字符串的“length”仅仅是它在内部char数组中已经存储的信息量，而数组的length字段只是它的容量。

- Rogue

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那么为什么？为什么一个对象没有公共字段，为什么数组没有一个简单的长度方法？ - dognose

@dognose 长度是一个简单的 final 字段，可以被访问。由于数组的长度是不可变的，也就是说你不能动态地改变它的大小，因此公开该类的这个方面是可以的。 - Rogue

字符串是不可变的，因此容量和长度始终相同。 - Mark Rotteveel

@MarkRotteveel 在反射的眼中，不在同一層次。當然，你不能將 null 設置到 char 數組中，但如果你使用像 java.misc.Unsafe 這樣瘋狂的東西，在字符串上，特別是參考長度方法時就難說了。即使以那種形式，數組的長度也是不可設置的。 - Rogue