语言深入:java中究竟是传值还是传引用

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 首先，推荐对Java有一定理解的同仁一本书《Practical Java》。在《Practical Java》中也有一个章节介绍Java中关于传值和传引用的问题，堪称经典。《Practical Java》在Java中，事实上底层工作原理不存在传引用的概念，这也象《Practical Java》中所说的那样，Java中只有传值。这句话理解起来需要费一定的周折。

      熟悉C的程序员都用过指针，对指针可谓爱之深恨之切。指针是指向一块内存地址的内存数据（有些拗口），也就是说指针本身是一个占用4字节内存的int（32 位系统内），而这个int值恰恰又是另一块内存的地址。比如"hello"这个字串，存放在@0x0000F000这个地址到@0x0000F005这段内存区域内（包括0x00的结束字节）。而在@0x0000FFF0到@0x0000FFF03这四个字节内存放着一个int，这个int的值是 @0x0000F000。这样就形成了一个指向"hello"字串的指针。

      在Java中，很多人说没有指针，事实上，在Java更深层次里，到处都是大师封装好的精美绝伦的指针。为了更容易的讲解Java中关于类和类型的调用，Java中出现了值与引用的说法。浅显的来说，我们可以认为Java中的引用与C中的指针等效（其实差别非常非常大，但是为了说明我们今天的问题，把他们理解为等效是没有任何问题的）。

      所谓传引用的说法是为了更好的讲解调用方式。基于上面对指针的理解，我们不难看出，指针其实也是一个int值，所谓传引用，我们是复制了复制了指针的int值进行传递。为了便于理解，我们可以姑且把指针看作一种数据类型，透明化指针的int特性，从而提出传引用的概念。

      重申一遍：Java中只有传值。

      1所谓传值和传引用

      传值和传引用的问题一直是Java里争论的话题。与C++不同的，Java里面没有指针的概念，Java的设计者巧妙的对指针的操作进行了管理。事实上，在懂C++的Java程序员眼中，Java到处都是精美绝伦的指针。
下面举个简单的例子，说明什么是传值，什么是传引用。
//例1

void method1(){
int x=0;
this.change(x);
System.out.println(x);
}
void change(int i){
i=1;
}

      很显然的，在mothod1中执行了change(x)后，x的值并不会因为change方法中将输入参数赋值为1而变成1，也就是说在执行change(x)后，x的值z依然是0。这是因为x传递给change(int i)的是值。这就是最简单的传值。
同样的，进行一点简单的变化。
//例2

void method1(){
StringBuffer x=new StringBuffer("Hello");
this.change(x);
System.out.println(x);
}
void change(StringBuffer i){
i.append(" world!");
}

      看起来没什么变化，但是这次mothed1中执行了change (x)后，x的值不再是"Hello"了，而是变成了"Hello world!"。这是因为x传递给change(i)的是x的引用。这是最经典的传引用。
似乎有些奇怪了，两段程序没有特别的不同，可是为什么一个传的是值而另一个传的是引用呢？......

      2非要搞清楚传值还是传引用的问题吗？

      搞清楚这自然是有必要的，不然我也不需要写这么多了，不过的确没有到"非要"的地步。

      首先，如果我们不太关心什么是传值什么是传引用，我们一样能写出漂亮的代码，但是这些代码在运行过程中可能会存在着极大的隐患。全局变量是让大家深恶痛绝（又难以割舍）的东西，原因就是使用全局变量要特别注意数据的保护。如果在多线程的程序里使用全局变量简直就等于跟自己过不去。不了解传值和传引用的问题，跟使用全局变量不考虑数据保护的罪过是不相上下下的，甚至有时候比它还要糟。你会莫名其妙，为什么我的返回参数没有起作用，为什么我传进去的参数变成了这样......？
一个例子：
//例3
void mothed1(){
int x=0;
int y=1;
switchValue(x,y);
System.out.println("x="+x);
System.out.println("y="+y);
}
void switchValue(int a,int b){

int c=a;
a=b;
b=c;
}
      上面是一个交换a,b值的函数，看起来似乎蛮正确的，但是这个函数永远也不会完成你想要的工作。
      还有一个例子：
//例4
StringBuffer a=new StringBuffer("I am a ");
StringBuffer b=a;
a.append("after append");
a=b;
System.out.println("a="+a);
在编程过程中，经常会遇到这种情况，一个变量的值要被临时改变一下，等用完之后再恢复到开始的值。就好像上面的例子，a为了保持它的值，使用b=a做赋值，之后a被改变，再之后a把暂存在b里面的值取回来。这是我们一厢情愿的想法，而事实上，这段代码执行后，你会发现a的值已经改变了。
以上是两个最简单的例子，真正的程序开发过程中，比这要复杂的情况每天都会遇到。

      3类型和类

      Java 提出的思想，在Java里面任何东西都是类。但是Java里面同时还有简单数据类型int,byte,char,boolean，与这些数据类型相对应的类是Integer，Byte，Character，Boolean，这样做依然不会破坏Java关于任何东西都是类的提法。这里提到数据类型和类似乎和我们要说的传值和传引用的问题无关，但这是我们分辨传值和传引用的基础。

      4试图分辨传值还是传引用

      为什么是"试图分辨"呢？很简单，传值和传引用的问题无处不在，但是似乎还没有人能正统的给出标准，怎样的就是值拷贝调用，怎样的就是引用调用。面对这个问题，我们更多的应该是来自平时积累对Java的理解。
      回过头来，我们分析一下上面的几个例子：
      先看例1，即使你不明白为什么，但是你应该知道这样做肯定不会改变x的值。为了方便说明，我们给例子都加上行号。
//例1
1 void method1(){
2   int x=0;
3   this.change(x);
4 }
5
6 void change(int i){
7 i=7;
8}
      让我们从内存的存储方式看一下x和I之间到底是什么关系。
      在执行到第2行的时候，变量x指向一个存放着int 0的内存地址。

      变量x---->[存放值0]

      执行第3行调用change(x)方法的时候，内存中是这样的情形：x把自己值在内存中复制一份，然后变量i指向这个被复制出来的0。

      变量x---->[存放值0]
                        ↓进行了一次值复制
      变量x---->[存放值0]

      这时候再执行到第7行的时候，变量i的被赋值为7，而这一步的操作已经跟x没有任何关系了。

      变量x---->[存放值0]
             
      变量x---->[存放值7]

      说到这里应该已经理解为什么change(x)不能改变x的值了吧？因为这个例子是传值的。
那么，试着分析一下为什么例三中的switchValue()方法不能完成变量值交换的工作？
再看例2。
//例2
1void method1(){
2 StringBuffer x=new StringBuffer("Hello");
3 this.change(x);
4}
5
6void change(StringBuffer i){
7 i.append(" world!");
8}
      例2似乎和例1从代码上看不出什么差别，但是执行结果却是change(x)能改变x的值。依然才从内存的存储角度来看看例2的蹊跷在哪里。
在执行到第2行时候，同例1一样，x指向一个存放"Hello"的内存空间。

      变量x---->[存放值"Hello"]

      接下来执行第三行change(x)，注意，这里就与例1有了本质的不同：调用change(x)时，变量i也指向了x指向的内存空间，而不是指向x的一个拷贝。

      变量x \
              -->[存放值"Hello"]
      变量x /

      于是，第7行对i调用append方法，改变i指向的内存空间的值，x的值也就随之改变了。

      变量x \
              -->[追加为"Hello World!"]
      变量x /

      为什么x值能改变呢？因为这个例子是传引用的。
这几个例子是明白了，可是很多人会开始有另一个疑问了：这样看来，到底什么时候是传的值什么时候是传得引用呢？于是，我们前面讲到的类型和类在这里就派上了用场：对于参数传递，如果是简单数据类型，那么它传递的是值拷贝，对于类的实例它传递的是类的引用。需要注意的是，这条规则只适用于参数传递。为什么这么说呢？我们看看这样一个例子：
//例5
String str="abcdefghijk";
str.replaceAll("b","B");
      这两句执行后，str的内容依然是"abcdefghijk"，但是我们明明是对str操作的，为什么是这样的呢？因为str的值究竟会不会被改变完全取决于replaceAll这个方法是怎么实现的。类似的，有这样一个例子：
//例6
1 void method1() {
2 StringBuffer x = new StringBuffer("Hello");
3 change1(x);
4 System.out.println(x);
5 }
6
7 void method2() {
8 StringBuffer x = new StringBuffer("Hello");
9 change2(x);
10 System.out.println(x);
11 }
12
13 void change1(StringBuffer sb) {
14 sb.append(" world!");
15 }
16
17 void change2(StringBuffer sb) {
18 sb = new StringBuffer("hi");
19 sb.append(" world!");
20 }
      调用method1()，屏幕打印结果为："Hello world!"
调用method2()，我们认为结果应该是"hi world"，因为sb传进来的是引用。可是实际执行的结果是"Hello"！
难道change2()又变成传值了？！其实change1()和change2()的确都是通过参数传入引用，但是在方法内部因为处理方法的不同而使结果大相径庭。我们还是从内存的角度分析：
执行method1()和change1()不用再多说了，上面的例子已经讲解过，这里我们分析一下method2()和change2()。
      程序执行到第8行，x指向一个存放着"Hello"的内存空间。

      变量x---->[存放值"Hello"]

      第9行调用change2，将sb指向x指向的内存空间，也就是传入x的引用。

      变量x \
              -->[存放值"Hello"]
      变量x /

      到这里为止还没有什么异样，接下来执行18行，这里就出现了类似传入值拷贝的变化：new 方法并没有改变sb指向内存的内容，而是在内从中开辟了一块新的空间存放串"hi"，同时sb指向了这块空间。

      变量x---->[存放值"Hello"]
            ×原有的引用被切断
      变量x---->[另一块存放"hi"的空间]

      接下来再对sb进行append已经和x没有任何关系了。
所以，还有一条不成规则的规则：对于函数调用，最终效果是什么完全看函数内部的实现。比较标准的做法是如果会改变引用的内容，则使用void作为方法返回值，而不会改变引用内容的则在返回值中返回新的值。
虽然已经说了这么多，但是感觉传值还是传引用的问题依然没有完全说清楚。因为这个问题本身就是很难归纳总结的问题，所以更多的理解要靠平时的积累和形成。下面几个例子，给大家尝试进行分析。
//例7，打印结果是什么？
public static void main(String[] args) {
int a;
int b;
StringBuffer c;
StringBuffer d;
a = 0;
b = a;
c = new StringBuffer("This is c");
d = c;

a = 2;
c.append("!!");

System.out.println("a=" + a);
System.out.println("b=" + b);
System.out.println("c=" + c);
System.out.println("d=" + d);
}

//例8，打印结果是什么？
public class Test{

        public static void main(String[] args) {

         StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello ");

         System.out.println("Before change, sb = " + sb);

         changeData(sb);

         System.out.println("After changeData(n), sb = " + sb);

     }

     

        public static void changeData(StringBuffer strBuf) {

            StringBuffer sb2 = new StringBuffer("Hi ");

            strBuf = sb2;

            sb2.append("World!");

     }

}