Java 中的类型传递问题解惑


我之前一直犯了一个错误,认为 Java 中是有引用传递的,其实不然,写这篇文章一方面是纠正自己的理解,另一个是希望看到文章的人不要犯同样的错。

类型传递有什么蹊跷?

要讨论 Java 中是值传递还是引用传递,先来看看如何定义值传递和引用传递。

它们都是在发生函数调用时的一种参数求值策略,这是对调用函数时,求值和传值的方式的描述,而非传递的内容类型(内容指:是值类型还是引用类型,是值还是指针)。值类型/引用类型,是用于区分两种内存分配方式,值类型在栈上分配,引用类型在堆上分配。一个描述内存分配方式,一个描述参数求值策略,两者之间无任何依赖或约束关系。下面通过一些代码来理解这些话。

Java 代码的味道

在 Java 中有基本类型如 intbooleanchar,也有对象类型如 ObjectHashMapInteger 等。

最简单的例子

public static void swap(int a, int b) {
    int x = a;
    a = b;
    b = x;
    System.out.println("swap a: " + a);
    System.out.println("swap b: " + b);
}

public static void main(String[] args) {
    int a = 3;
    int b = 4;
    swap(a, b);
    System.out.println("a = " + a);
    System.out.println("b = " + b);
}

对于这段代码的输出是:

swap a: 4
swap b: 3
a = 3
b = 4

int 是一个基本类型,我们将 2 个变量的值传入到 swap 方法中,它们实际的结构是这样的:

iTerm2 设置

引用类型的例子

static class Foo {
    String name;

    public Foo(String name) {
        this.name = name;
    }
}

static void change(Foo myfoo) {
    System.out.println("change input myfoo.name: " + myfoo.name);

    myfoo.name = "FiFi";
    System.out.println("change new   myfoo.name: " + myfoo.name);
}

public static void main(String[] args) {
    Foo foo = new Foo("Jerry");
    change(foo);

    System.out.println(foo.name);
}

对于这样一段代码的输出是:

change input myfoo.name: Jerry
change new   myfoo.name: FiFi
FiFi

对于 change 方法接收到的 name 是 Jerry 我们可以理解,修改后方法内输出的 FiFi 也可以理解,因为在同一函数体内,变量的修改必然是可见的。需要解释的就是外部的修改也会发生变化,这是为啥呢?

iTerm2 设置

看了这幅图你大概就明白了,我们 new Foo("Jerry") 这句话会在堆上开辟一块内存空间,假设叫它 0xabcd 好了,把这块内存赋值给一个名为 foo 的引用类型。进入 change 方法的时候就会传递一份 foo 引用类型的拷贝(参数入栈),我故意把这个变量名写为 myfoo 防止大家理解错误,myfoofoo 这 2 个引用类型都指向同一块堆内存空间,在 change 方法内通过 myfoo 修改的值也会影响到其他指向这块内存的引用类型。

结论:对于引用类型,是通过传值的方式传引用(引用类型)。这句话可能会有点儿绕,不要死记硬背它。

上面的例子都是演示了 Java 中的值传递,假设 Java 里有引用传递会是什么样子呢?来看看这段代码

static void change(Foo myfoo) {
    System.out.println("change input myfoo.name: " + myfoo.name);

    // 改变 foo 的指向,让它指向一个新的内存
    myfoo = new Foo("biezhi");
    System.out.println("change new   myfoo.name: " + myfoo.name);
}

public static void main(String[] args) {
    Foo foo = new Foo("Jerry");
    change(foo);

    System.out.println(foo.name);
}

这段代码的输出是

change input myfoo.name: Jerry
change new   myfoo.name: biezhi
Jerry

可能你看到这里已经恍然大悟了,如果 Java 中可以传递引用意味着 myfoo = new Foo("biezhi"); 这行代码的修改会影响到之前的 foo 变量,会让 foomyfoo 指向同一块新的地址,然后导致外部的 foo.name 会输出 biezhi。

我们看到结果不是这样的,正因为是传值(拷贝了一份)。这行代码会创建一个新对象,让 myfoo 指向新内存,而 foo 指向的还是旧的内存,所以 myfoo 的是不会影响到外部的。

biezhi 的新疑问

看到上面其实值传递的概念和理解已经比较清晰了,之前又遇到一个问题,来看看代码吧

static void change(Integer num) {
    System.out.println("change input num: " + num);
    num = 2333;
    System.out.println("change new   num: " + num);
}

public static void main(String[] args) {
    Integer num = 1;

    change(num);
    System.out.println(num);
}

我当时的疑问,Integer 是引用类型吗?传递给 change 方法的参数修改后会影响外部吗?

第二个问题为什么就不会影响到外部呢?原因是这样的,Integer 这个类(还有 StringDoubleLong 等)比较特殊,它是 final 的,是不可变的。当我们使用 num = 2333; 这行代码去赋值的时候发生了什么?

这里我就不画图描述了,这行代码意味着给 num 又创建一个新的对象,所以方法内的 num 引用类型指向了 2333 所处的内存。当我们使用 = 进行操作时候修改的是引用,而不是一个单纯的赋值操作,相当于前面例子中的 myfoo = new Foo("biezhi")。如果你想实现 Integer 数值的修改可以试试 AtomicInteger 这个类。

小结

之前对 Java 中值传递理解不够的原因是没有分清 引用引用传递 是什么,只是在 Java 中理解起来有点绕,通过上面的小示例分析了这些问题出现的原因,如果你还有些模糊也可以参考我下方给出的链接学习,有什么疑问可以留言告诉我。

参考


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