שאלת מבחן בתכנות מונחה עצמים - אוניברסיטת בר-אילן 2024 - מחסניות

רוצים לבנות מחסנית שמיועדת לאחסן עשרה Strings. הניחו ש בזמן של push במחסנית תמיד יש מקום פנוי, ובזמן של pop במחסנית תמיד יש לפחות String אחד. בחרו במימוש הנכון ביותר עבור מחסנית, לפי העקרונות שלמדנו בקורס. א. ```java public class Stack { private Object [ ] array = new Object[10]; int i = 0; public void push(String s) { array[i++] = new String(s); } public String pop() { return (String)array[--i]; } } ``` ב. ```java public class Stack { private Object [ ] array = new Object[10]; int i = 0; public void push(String s) { array[i++] = s; } public String pop() { return (String)array[--i]; } } ``` ג. ```java public class Stack { private Object [ ] array = new Object[10]; int i = 0; public void push(String s) { array[i++] = s; } public String pop() { return new String((String)array[--i]); } } ``` ד. ```java public class Stack { private Object [ ] array = new Object[10]; int i = 0; public void push(String s) { array[i++] = new String(s); } public String pop() { return new String((String)array[--i]); } } ``` נמקו את התשובה שסימנתםן.

רמז: שימו לב לתכונה מהותית של המחלקה `String` בג'אווה. האם ניתן לשנות אובייקט מסוג `String` לאחר יצירתו, וכיצד תכונה זו משפיעה על הצורך ביצירת עותקים חדשים של האובייקט?

פתרון: התשובה הנכונה היא ב'. הסיבה לכך נעוצה בתכונת ה-**immutability** (אי-שינוי) של **אובייקטים** ממחלקת `String` בג'אווה. **אובייקט** `String` שנוצר לא יכול להשתנות. כל פעולה שנראית כמשנה `String` למעשה יוצרת **אובייקט** `String` חדש. כאשר אנו מכניסים `String` למחסנית בפעולת ה-`push`, אין חשש שהקוד החיצוני ישנה את ה-`String` לאחר שהכנסנו אותו למחסנית. באופן דומה, כאשר אנו מוציאים `String` מהמחסנית בפעולת ה-`pop`, אין חשש שהקוד שיקבל אותו יוכל לשנות את האובייקט המאוחסן במחסנית. לכן, אין צורך ב"העתקה הגנתית" (defensive copying) על ידי יצירת **אובייקט** `String` חדש עם `new String(...)`. יצירת **אובייקטים** חדשים ללא צורך היא פעולה לא יעילה שצורכת זמן וזיכרון. - **אפשרות ב'** היא המימוש הנכון והיעיל ביותר: היא שומרת את ההפניה (reference) ל-`String` המקורי ב-`push` ומחזירה את אותה הפניה ב-`pop`. - **אפשרות א'** יוצרת עותק מיותר ב-`push`. - **אפשרות ג'** יוצרת עותק מיותר ב-`pop`. - **אפשרות ד'** יוצרת עותקים מיותרים גם ב-`push` וגם ב-`pop`, ולכן היא הגרועה ביותר מבחינת יעילות. העיקרון המנחה כאן הוא שילוב של **הסתרת מידע** והבנת תכונות **האובייקטים** שאנו מנהלים. במקרה של **אובייקטים** ניתנים לשינוי (mutable), העתקה הגנתית הייתה חיונית. אך עבור `String`, היא מיותרת.