从内存出发,java是pass by value 还是pass by reference

如果有人问你,java到底是pass by value还是pass by reference, 你一定要先斩钉截铁的说,java is pass by value.
我们先看一个简单的例子

public static void main(String[] args) {
        int a = 3, b = 5;
        swapInt(a,b);
        System.out.println("a : " + a );
        System.out.println("b : " + b);
}
private static void swapInt(int i, int j) {
        int temp = i;
        i = j;
        j = temp;
}

输出结果如下:

a : 3
b : 5

由此可见,经过swapInt方法后, a和b的值并没有互换。
为什么呢?
因为java是值传递,方法被调用时传递进去的参数仅仅是变量的值,也就是常量本身。也就是说,java is pass by value.

下面我们从内存角度出发逐步分析这一段代码。

首先是(图1):

int a = 3, b = 5;
a和b的创建

int是java中的primitive(基本)类型,所有基本类型的变量值都和存储的常量值一起存放在栈内存(stack)中。
接着看下一句:

swapInt(a,b);
复制a和b 调用函数

调用swapInt方法的过程中,jvm复制了a和b,即下面的i 和 j ,并把它们传递到了方法中。java中每一次方法的调用都会把参数的复制品传递到方法中。这些复制品全部存放在栈内存中,这也是为什么调用次数太多的程序(比如大量的迭代recursion)会产生stackoverflow异常的原因。

接下来来到方法本身:

int temp = i;
定义temp

定义变量temp并把i的值赋给它。

最后两步我们一起看。

i = j;
j = temp;
给i和j重新赋值

这样i和j就完成了互换值。
显然虽然在代码中方法的参数是a和b,但是互换值的是它们的复制品,并不是它们本身。这也就是我们所说的pass by value。

说完了基本类型,我们下面来说说如果方法调用的是对象,而不是基本数据类型时,对象的值是如何传递的。

先看代码如下:

public class Person {
    private int age;
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public Person(int age) {
        this.age = age;
    }
}
public static void main(String[] args) {
    Person p = new Person(32);
    Person q = new Person(64);
    swapAge(p,q);
    System.out.println("p : " + p.getAge());
    System.out.println("q : " + q.getAge());
}

private static void swapAge(Person p1, Person q1) {
    int i = q1.getAge();
    q1.setAge(p1.getAge());
    p1.setAge(i);
}

其运行结果如下:
···
p : 64
q : 32
···

可见 p和q中age的值成功互换了。为什么会这样呢?说好的java是pass by value呢?
如果是pass by value,不是应该只有复制品的值发生改变吗?
这就要从jvm创建对象的方式说起。
当jvm在内存中创建一个对象时,会在栈内存中创建一个引用(reference),并在堆内存(heap)中创建这个对象本身。而引用是对象的指针,会指向对象,引用中存放的值就是对象在堆内存中的地址(这里的0x0001并不是真是的内存,只是方便理解)。如图。


对象在内存中的存储

当调用方法并将对象作为参数传入方法时,jvm会复制上文所述的引用的值(如图)并传递进方法。


引用的复制和传递

但是与基础数据类型作为参数不同的是,此时的复制品的值依然是对象在堆内存中的地址,也就是说,复制品依然是指向原对象的。
因此在方法互换两个person中age的值后,main方法中的两个person的值也成功互换了。(如图)

在方法中创建i并赋值
对象中age的值成功互换

因此如果面试时有人问你,java是pass by value还是pass by reference。完整的回答应该如下:
java is pass by value, and the value is copy of the reference of object, which still points to the object.

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