专栏首页丑胖侠面试题系列第7篇:Java方法到底是值传递还是引用传递?

面试题系列第7篇:Java方法到底是值传递还是引用传递?

要点:Java方法到底是值传递还是引用传递?

这个问题一直在技术讨论区争论不休。对于初级人员来说很具有迷惑性,即便对于很多高级开发来说,也搞不清楚。本篇文章就带大家探究一下底层的原理,最终化繁为简,让大家通过一两句话就明白到底是值传递还是引用传递。

面试题

常见面试题,执行以下代码,查看对应的打印结果:

@Test
public void test1() {
	String[] arr = {"关注", "程序", "新视界"};
	String name = "二师兄";
	System.out.println("before change : arr=" + Arrays.toString(arr));
	System.out.println("before change : name=" + name);
	change(arr, name);

	System.out.println("after change : arr=" + Arrays.toString(arr));
	System.out.println("after change : name=" + name);
}

public void change(String[] arr, String name) {
	arr[0] = "公众号";
	name = new String("Steven");

	System.out.println("in change method : arr=" + Arrays.toString(arr));
	System.out.println("in change method : name=" + name);
}

先想一下三个地方打印的结果有什么不同,再对照一下执行程序之后的结果:

before change : arr=[关注, 程序, 新视界]
before change : name=二师兄
in change method : arr=[公众号, 程序, 新视界]
in change method : name=Steven
after change : arr=[公众号, 程序, 新视界]
after change : name=二师兄

是不是有疑问,为什么在change方法内修改了name,但最终结果却并没有修改?而arr修改了第0个位置的内容却成功的修改了?难道第一个参数是引用传递,第二个参数是值传递?

下面我们来逐一解决上面的疑问,并汇总最终的结论。

值传递与引用传递

首先来了解一下值传递和引用传递的概念:

值传递(pass by value)是指在调用函数时将实际参数复制一份传递到函数中,在函数内对参数进行修改,不会影响到实际参数。

引用传递(pass by reference)是指在调用函数时将实际参数的地址直接传递到函数内,在函数内对参数所进行的修改,将影响到实际参数。

通过概念我们可以得出区分值传递和引用传递的本质区别就是:实际参数的值是复制了一份,还是直接拿去用了。

基础类型和String的传递过程

在此问题上经常有一个理解误区:值传递和引用传递区分的条件是传递的内容,如果是个值就是值传递。如果是个引用,就是引用传递。

注意,上面的理解是错误的,值传递和引用传递的表现形式貌似与对象类型有关,但本质上是无关的。

先来看一下基础类型和String类型通常在内存中存在的形式。更多展现形式我们在本系列文章的前几篇文章中已经多次提到。

总结一下就是方法内基础类型的引用和值分配在栈中,String类型引用在栈中,值在堆(堆或字符串常量池)中。

先来看基础类型(以int为例)作为参数传递给方法时的内存结构:

@Test
public void test2(){
	int a = 10;
	change(a);
}

public void change(int b) {
	b = 2;
}

首先在未调用方法时,变量a的内存分布如上图,当调用change方法时,int类型的a和b变量在内存中如下:

很明显针对方法的形参b,在栈中重新复制了一份a的数据。此时,再对b重新赋值,内存会发生如下变化:

而我们知道,栈中的内容随着(change)方法的执行完成,便随之消失。也就说在整个过程中change方法只是复制了a的值,在方法内对变量b的操作并没有影响到a原本的值。

对照上面的概念,很轻易发现这个过程中就是值传递。下面再来看看针对String对象的内存结构变化。

@Test
public void test3(){
	String name = "Tom";
	change(name);
}

public void change(String str) {
	str = new String("Steven");
}

起初时内存结构与第一张图一样,name在栈中存储,值Tom在字符串常量池中存储。当调用change方法时,内存结构如下:

在调用方法时,change方法的形参str复制了一份变量name存储的引用地址,同样指向字符串“Tom”。

当执行到方法内的str赋值时,内存结构如下:

此时可以看到方法内执行的赋值操作只是改变了str变量中存储的字符串的地址,并未影响到原有的name变量所指向的字符串。

以上是关于基础类型和String类的修改都符合值传递的要求:将实际参数复制一份,修改复制的参数值并不影响原有值。只不过针对String类型复制的实际值是变量中存储的引用地址。

有朋友说:不对啊,我传递进来一个对象,然后调用其set方法也可以修改对象的内容啊!

那么,我们再来看看引用类型的内存结构图。

引用类型的值传递

我们都知道数组也属于引用类型,但为了更加明确,我们这里新创建User对象来进行验证。

@Test
public void test4() {
	User user = new User();
	user.setName("Tom");
	change(user);
}

public void change(User paramUser) {
	paramUser.setName("Steven");
}

class User{

	private String name;

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
}

在执行change方法之前,内存结构图如下:

当执行change方法中的set方法之后,内存结构变为如下:

可以看出paramUser参数同样复制了user参数中的地址,因此也指向了堆中的User对象。那么,有朋友说User对象的确被改了啊!

需要注意的是,我们关注的不是对象内部的结构是否被改变,而是复制的原有的user参数的值是否被改变。从上图可以明显看出,原有的user中的值(引用地址),并没有发生任何改变。

那直接对paramUser赋值新对象会不会改变原有user变量的值?为了进一步验证,我们修改一下change方法中的内容:

@Test
public void test4() {
	User user = new User();
	user.setName("Tom");
	change(user);
}

public void change(User paramUser) {
	paramUser = new User();
	paramUser.setName("Steven");
}

在change方法执行之前,内存结构与上面的结构一样,但执行之后,内存结构便发生了新的变化。

如果是引用传递的话,那么对paramUser进行重新赋值,肯定会改变原有user对应的值。但这里很显然,赋值之后paramUser只是指向了一个新的堆中的对象,并未影响到原有的user值。

小结

通过上面的一步步分析和演示,我们可以很明显的看到出:如果是基础类型,那么在方法传递的时候复制的是(栈中)基础类型的引用和值,如果是引用类型复制的是(栈中)引用地址。

也就是说无论通过什么类型,最终都是进行了一份复制操作,而并不是直接传递实际值的引用传递。所以,在Java中本质上只有值传递,也就说Java的传参只会传递它的副本,并不会传递参数本身。

最后,通过上面的分析过程,大家是不是发现当了解了JVM的内存结构之后,很多令人疑惑的问题便迎刃而解了?所以,赶紧深入学习一下吧。

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