Java 到底是值傳遞還是引用傳遞？

2019 年 10 月 29 日
筆記

來源：zhihu.com/question/31203609/answer/50992895

首先，不要糾結於 Pass By Value 和 Pass By Reference 的字面上的意義，否則很容易陷入所謂的「一切傳引用其實本質上是傳值」這種並不能解決問題無意義論戰中。

更何況，要想知道Java到底是傳值還是傳引用，起碼你要先知道傳值和傳引用的準確含義吧？可是如果你已經知道了這兩個名字的準確含義，那麼你自己就能判斷Java到底是傳值還是傳引用。

這就好像用大學的名詞來解釋高中的題目，對於初學者根本沒有任何意義。

一：搞清楚基本類型和引用類型的不同之處

int num = 10;  String str = "hello";

如圖所示，num是基本類型，值就直接保存在變數中。而str是引用類型，變數中保存的只是實際對象的地址。一般稱這種變數為"引用"，引用指向實際對象，實際對象中保存著內容。

二：搞清楚賦值運算符（=）的作用

num = 20;  str = "java";

對於基本類型 num ，賦值運算符會直接改變變數的值，原來的值被覆蓋掉。對於引用類型 str，賦值運算符會改變引用中所保存的地址，原來的地址被覆蓋掉。但是原來的對象不會被改變（重要）。

如上圖所示，"hello" 字元串對象沒有被改變。（沒有被任何引用所指向的對象是垃圾，會被垃圾回收器回收）

三：調用方法時發生了什麼？參數傳遞基本上就是賦值操作。

第一個例子：基本類型

void foo(int value) {      value = 100;  }  foo(num); // num 沒有被改變

第二個例子：沒有提供改變自身方法的引用類型

void foo(String text) {      text = "windows";  }  foo(str); // str 也沒有被改變

第三個例子：提供了改變自身方法的引用類型

StringBuilder sb = new StringBuilder("iphone");  void foo(StringBuilder builder) {      builder.append("4");  }  foo(sb); // sb 被改變了，變成了"iphone4"。

第四個例子：提供了改變自身方法的引用類型，但是不使用，而是使用賦值運算符。

StringBuilder sb = new StringBuilder("iphone");  void foo(StringBuilder builder) {      builder = new StringBuilder("ipad");  }  foo(sb); // sb 沒有被改變，還是 "iphone"。

重點理解為什麼，第三個例子和第四個例子結果不同？

下面是第三個例子的圖解：

builder.append("4")之後

下面是第四個例子的圖解：

builder = new StringBuilder("ipad"); 之後

這個答案點贊的不少，雖然當時回答時並沒有講的特別詳細，今天就稍微多講一些各種類型數據在記憶體中的存儲方式。

從局部變數/方法參數開始講起：

局部變數和方法參數在jvm中的儲存方法是相同的，都是在棧上開闢空間來儲存的，隨著進入方法開闢，退出方法回收。以32位JVM為例，boolean/byte/short/char/int/float以及引用都是分配4位元組空間，long/double分配8位元組空間。對於每個方法來說，最多佔用多少空間是一定的，這在編譯時就可以計算好。

我們都知道JVM記憶體模型中有，stack和heap的存在，但是更準確的說，是每個執行緒都分配一個獨享的stack，所有執行緒共享一個heap。對於每個方法的局部變數來說，是絕對無法被其他方法，甚至其他執行緒的同一方法所訪問到的，更遑論修改。

當我們在方法中聲明一個 int i = 0，或者 Object obj = null 時，僅僅涉及stack，不影響到heap，當我們 new Object() 時，會在heap中開闢一段記憶體並初始化Object對象。當我們將這個對象賦予obj變數時，僅僅是stack中代表obj的那4個位元組變更為這個對象的地址。

數組類型引用和對象：

當我們聲明一個數組時，如int[] arr = new int[10]，因為數組也是對象，arr實際上是引用，stack上僅僅佔用4位元組空間，new int[10]會在heap中開闢一個數組對象，然後arr指向它。

當我們聲明一個二維數組時，如 int[][] arr2 = new int[2][4]，arr2同樣僅在stack中佔用4個位元組，會在記憶體中開闢一個長度為2的，類型為int[]的數組，然後arr2指向這個數組。這個數組內部有兩個引用（大小為4位元組），分別指向兩個長度為4的類型為int的數組。

所以當我們傳遞一個數組引用給一個方法時，數組的元素是可以被改變的，但是無法讓數組引用指向新的數組。

你還可以這樣聲明：int[][] arr3 = new int[3][]，這時記憶體情況如下圖

你還可以這樣 arr3[0] = new int [5]; arr3[1] = arr2[0];

關於String：

原本回答中關於String的圖解是簡化過的，實際上String對象內部僅需要維護三個變數，char[] chars, int startIndex, int length。而chars在某些情況下是可以共用的。但是因為String被設計成為了不可變類型，所以你思考時把String對象簡化考慮也是可以的。

String str = new String("hello")

當然某些JVM實現會把"hello"字面上生成的String對象放到常量池中，而常量池中的對象可以實際分配在heap中，有些實現也許會分配在方法區，當然這對我們理解影響不大。