用画小狗的方法来解释Java中的值传递


在开始看我画小狗之前,咱们先来看道很简单的题目:

 
下面程序的输出是什么?



如果你的回答是“小强”,好,恭喜你答对了。下面我们改一下代码:



是的,我只是在changeName方法里面加了一句代码



这一次的输出又是什么呢?

A、旺财 

B、小强


答案是A、旺财,changeName方法并没有把myDog的名称改了。如果你答错了,没关系,我要开始画小狗了,画完你就明白了;如果你答对了,但不太明白其中的原因,那我画的小狗也肯定能帮到你。


myDog是什么


首先你要搞懂,代码里的变量myDog是什么?myDog真的就是一只狗吗?不!不是!myDog只是一条遛狗用的狗绳!



换句话说说,myDog并不是new出来的放在堆中的对象(object)!myDog只是一个指向这个对象实例的引用(reference)!


如果你对Java的运行时数据区域足够了解,应该知道,这个引用是放在虚拟机栈上的。


参数传递


现在你知道了,myDog只是一条绳子,但这似乎并不能解释为什么changeName方法没有把myDog的名称改为“小强”,因为按照现有的理解,dog = new Dog(),就是把我的狗绳绑到另一只小狗身上,然后给这只小狗起名为“小强”,就像这样:



可事实是,myDog还是叫旺财,这是为什么? 


问题就出在方法调用上。


当我执行changeName(myDog)这一行代码时,myDog这条狗绳,被复制了一份,而传入到changeName方法里的那条狗绳(dog),就是复制出来的那一条,就像这样:



接着执行dog= new Dog(),这一行代码,就是把复制出来的那一条狗绳,从myDog解绑,重新绑到new出来的那只小狗上,也就是后来被起名为“小强”的小狗:


而myDog还是绑在旺财身上,这也就解释了,为什么执行完方法出来,myDog.getName()还是旺财。而在第一段代码里面,我们没有执行dog= new Dog(),也就没有改变dog所绑的小狗,dog还是绑在旺财身上,因此dog.setName(“小强”) 就把旺财的名字改成小强了。


string的例子


我们再来看一个例子:



如果你弄懂了上面那个例子,那么这里应该不难理解,changeString方法里,只是将新复制出来的引用str,指向另外一个字符串常量对象“bbb”,方法体外面的str并不受影响,还是指向字符串常量“aaa”,因此最终打印的还是aaa。


int的例子


上面提到的都是对象,下面看一个基本数据类型的例子



对于基本数据类型,他们没有引用,但是不要忘了,调用函数时,复制的动作还是会做的,执行changeInt(i)时,会将 i 复制到一个新的int上,传给changeInt方法,因此不管changeInt内部对入参做了什么,外面的 i 都不会受影响。最后打印出来的还是1。


值传递和引用传递


上面提到的参数传递过程中的复制操作,说白了,就是 = 操作。把上面那个int例子,做一下方法内联,其实就是这样:



对于基本数据类型,= 操作将右边的变量(R_VALUE)完整的复制给左边的变量(L_VALUE),而对于对象,准确的说,应该是指向对象的引用(就像上面说的myDog),= 操作同样也是将右边的引用完整的复制给左边的引用,两者指向同一个对象实例。 


这个 = 操作,是值传递和引用传递的根本差别,这也导致了值传递和引用传递有以下直观上的差别


如果参数是值传递,那么调用者(方法体外部)和被调用者(方法体内部)用的是两个不同的变量,方法体里面对变量的改动不会影响方法体外面的变量。而之所以在Java可以在方法体内部改变方法体外部的对象,是因为方法体内部拿到了对象的引用,但是这个引用是和方法体外部的引用属于两个不同的引用的,方法体内部的引用指向别的对象,不会导致方法体外部的引用也指向别的对象。


如果参数是引用传递,那么调用者(方法体外部)和被调用者(方法体内部)用的是两个相同的变量,方法体里面对变量的改动会影响方法体外面的变量。


Java的变量都不是对象


通过上面的讲解,你也知道了一个很重要的点:Java里面的变量,要么是基本数据类型,要么是指向对象实例的引用类型(狗绳),绝对不会是一个对象(狗)。


狗绳和垃圾回收


弄懂了myDog只是一条狗绳(引用),也有助于我们理解Java的垃圾回收机制一旦JVM发现一个对象跟GC Roots不可达时,这个对象就会被回收掉


看一下下面这段代码:



现在我们知道,dog=null就等于是把狗绳给咔嚓减掉了,这样狗就跑了,变成流浪狗了,就像Java中的对象被当做垃圾回收了一样:


接着再来看一下交叉引用的例子:



如果JVM采用的是引用计数法,那么狗2原先被dog2和dog1.son两个变量引用这,执行完dog2 = null之后,还被dog1.son引用,狗2是不会被回收的。 


但是如果使用可达性分析法,我们就会发现,这两只狗和这个世界已经没有关联了,尽管他们俩还是父子关系,JVM对于这种互相引用,但是和GC ROOTS已经没有关联的对象,照样会进行回收。


引用传递的替代方法


引用传递有两个好处:


引用传递可以避免调用方法时进行拷贝,尤其是当方法的入参是个大对象时,拷贝会耗费大量的时间和空间,当然,这一点Java已经巧妙地解决了,因为对于对象,拷贝的只是它的引用而已;


引用传递可以对外面的对象进行修改,这也是很多语言支持引用传递的原因。


那么,在Java,要怎么实现“对外面的对象进行修改”类似的功能呢? 


答案是使用返回值,类似这样:



当然,如果你只是对一个对象进行修改,然后返回这个对象的新的版本,那么可以考虑把这个方法挪到这个对象里面去,就像这样:



还有,如果你是需要返回多个值,不使用引用传递,要如何实现? 


答案是返回一个对象,比如你想修改一个地方的经度和纬度,那么与其传入log和lat两个变量,不如把他们封装到Point对象里面去。


以上,希望对你有所帮助。


来源:程序人生


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