Java Stackの要素を配列にするとpeekした値がおかしい

Question

前提

JavaでStackを使ったundo処理を実装しようとしていたところ、上手くいかないため質問します。
int[]を要素とするStack<int[]> stackを定義し、0のみを要素に持つint[] arrayをpushします。
次に、int[] array1にpeekでstackの先頭の配列を代入します。
この時点で、stackの先頭には0のみを持つ配列があるはずです。

ここで、array1[0]の要素を1にすると、なぜかstackの先頭の配列の0番目も1に置き換わってしまいます。

原因を教えてほしいです。

実現したいこと

• 配列を使ったStackで、peekで代入した値を書き換えても、元のstackの先頭の値は書き換わらないようにしたい。

該当のソースコード

import java.util.Stack;

class Test1 {
    static Stack<int[]> stack = new Stack<int[]>();
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = new int[2];
        array[0] = 0;
        array[1] = 0;

        stack.push(array);
        int[] array1 = stack.peek();
        printArray(array1);

        array1[0] = 1;
        printArray(array);
        int[] array2 = stack.peek();

        printArray(array1);
        printArray(array2);
    }

    public static void printArray(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.printf("%2d" ,array[i]);
        }
        System.out.print("\n");
    }
}

import java.util.Stack;

class Test2 {
    static Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();
    public static void main(String[] args) {
        int num = 0;

        stack.push(num);
        int num1 = stack.peek();
        System.out.println(num1);

        num1 = 1;
        System.out.println(num);
        int num2 = stack.peek();

        System.out.println(num1);
        System.out.println(num2);
    }
}

実行結果

$ java Test1
 0 0
 1 0
 1 0
 1 0

$ java Test2
0
0
1
0

試したこと

Integer型を要素とするStackで同じようなプログラムを作っても、stackの先頭が置き換わることはありませんでした。

Comments

[hoshi-takanori]

array, array1, array2 が同じ配列を指してるからですね。
https://www.investor-daiki.com/it/reference-variable

Answer 1

配列はオブジェクトで、オブジェクト変数は参照です。参照先の "内容の" 変更は、同じオブジェクトを指す参照全てに影響します。

int (等のプリミティブ)の場合は変数に直に値が入り stack に入るのは autoboxing されたオブジェクトであって参照のように共有状態にならない為、各変数を変更しても他に影響はありません。

Comments

[Telart]

オブジェクト変数は参照であることが完全に抜け落ちてました。ありがとうございます。

Answer 2

peek()の仕様を理解しよう。 https://docs.oracle.com/javase/jp/8/docs/api/java/util/Stack.html#peek--

このときオブジェクトはスタックから削除されません。

つまり、

        int[] array1 = stack.peek();
...
        int[] array2 = stack.peek();

は、どちらもStackの先頭のオブジェクトを取り出している。取り出してもオブジェクトはStackからは削除されない。つまりどちらも同じオブジェクト。

JavaでStackを使ったundo処理を実装しようとしていたところ

undo処理を実装したいのであれば、push/popが適切ではないかと。ついでに加えれば、pushするときは配列を複製しないとまたおかしなことになるでしょう。

stack.push(Arrays.copyOf(array, array.length));

https://docs.oracle.com/javase/jp/8/docs/api/java/util/Arrays.html#copyOf-int:A-int-

Comments

[Telart]

array1にStackの先頭の内容をコピーするイメージで使おうとしていたのですが、copyOfメソッドは知らなかったので参考になります。pushやpeekするときに配列をコピーして行うことで同じオブジェクトを参照するのを防げました。ありがとうございます。