交換2個整形數引發的思考

題目，在main方法中定義了兩個成員變數a=1，b=2. 現在需要通過swap方法把a和b的值做一個交換，交換以後輸出的結果是a=2，b=1.

思路1

大家看到這道題目的時候一定覺得很簡單，不用做任何思考就把程式碼啪啪啪寫完了 

 
這種思維邏輯很對，大家從開始學程式設計就已經學到了中間變數的作用，好比是兩個瓶子，一瓶是可樂，一瓶是雪碧，要是想把兩個瓶子裡面的飲料交換一下，，那麼我們首先想到的就是藉助於中間變數（再找來一個空的瓶子）先把其中一瓶的飲料（雪碧或可樂）倒進空瓶，再把另一瓶的飲料（可樂或雪碧）倒進剛剛倒出飲料的瓶子，最後再把用來作為中間變數的瓶子裡的飲料給現在空著的瓶子，這樣就達到了交換兩瓶飲料的的目的。這種做法再符合邏輯不過了

分析
我們來把變數在jvm記憶體中的體現通過圖形的方式畫出來 
 
這幅圖，我相信大部分人都能看懂。實際上i1,和i2傳遞過來的是一個引數的副本，而在swap方法裡面並沒有修改a,b這個地址的值，只是改變了引數副本的值，而這個值並沒有影響到a, b。那這裡就涉及到一個知識點

引數傳遞: 值傳遞和引用傳遞
這裡有一個大家都容易誤解的點：實際上在Java 應用程式有且僅有的一種引數傳遞機制，即按值傳遞 
但是為什麼又會有值傳遞和引用傳遞的說法呢？ 
其實我們知道java應用程式中的變數可以分為兩種型別： 引用型別和基本型別。當把這兩種型別的引數傳遞給一個方法時，處理這兩種型別的方式是相同的。兩種型別都是按值傳遞； 
而根據這兩種型別，如果傳遞的是基本型別時，函式接收的是原始值的一個副本。因此，如果函式中修改了該引數，僅改變副本，而原始值保持不變； 
如果傳遞的是引用型別時，函式接收到的是原始值的記憶體地址，而不是值的副本。因此，如果在函式中修改了該引數，呼叫程式碼中的原始值也隨之改變 
為什麼要這麼做呢？ 我們都知道，物件型別是儲存在堆裡面的，一方面速度相對與基本型別比較慢，另一方面物件型別本身比較大，如果採用重新複製物件值的方法，浪費記憶體

結論

所以這個時候，swap等於什麼事都沒做吧

思路2

有了第一個思路的引導以後，其實我們得出的結論是，只需要在swap方法中通過修改a,b的記憶體地址的值就行了對吧。 那麼理所當然我們會想到反射 
那麼我們通過分析Integer這個類，Integer這個類裡面有一個成員變數來儲存Integer型別的值

private final int value;

我們只需要通過反射拿到這個變數再去修改就可以了，所以我們程式碼就可以這麼寫了 

分析

這段程式碼寫完以後，大家是不是認為大功告成了？ 如果你這麼想，就太單純了。大家如果有心來分析這道題目的話，把這段程式碼執行一下看看結果。 是不是a =2 , b=2 ? 
其實已經成功了50%對吧。 原因是什麼呢？

第一步，從第一行程式碼開始
 
我們一開始定義了兩個變數Integer a=1;Integer b=2; 這裡面的1和2是int型別，而a 和 b是Integer型別，那麼為什麼他們編譯的時候不報錯呢？ 
那就要說到 裝箱 這個概念了，如果我們規範的編寫第一行程式碼的話，應該是Integer a=new Integer(1) , 但是在jdk5以後，jvm在這塊做了優化，通過位元組碼來看下編譯指令後發現。a=1 編譯以後 是 a=Integer.valueOf(1);

那麼我們繼續一步步看，進入Integer.valueOf()方法，看看這個函式究竟做了什麼事情 
 
我們看到第一行程式碼，如果int的值在IntegerCache.low到IntegerCache.high之間，那麼就直接從IntegerCache裡面獲取，如果是超出這個範圍才會新建一個Integer型別，而預設是在-128到127之間的數，一開始就被初始化好了，所以他們只有一個例項。那麼我們來驗證一下

因為Integer i1 = 1; 實際是Integer i1 = Integer.valueOf(1)，在cache裡，我們找到了1對應的物件地址，然後就直接返回了；同理，i2也是cache裡找到後直接返回的。這樣，他們就有相同的地址，因而雙等號的地址比較就是相同的。i3和i4則不在cache裡，因此他們分別新建了兩個物件，所以地址不同

那麼，有了這個知識點以後，我們再繼續分析前面的內容

第二步，分析關鍵程式碼

首先，i1和i2分別指向a和b對應的記憶體地址，然後將i1的值傳遞給int型的tmp，那麼這個時候tmp的值為整數值1， 
接著, 我們把i2的整數值2設定給i1,那麼我們來看f.set(i1,i2.intValue());這個方法 

兩個引數都是物件型別，對於第二個引數，編譯器又給我們做了一次裝箱處理，最終轉化出來的程式碼就是 
i1.value=Integer.valueOf(i2.intValue()).intValue(); 
i1值的變化過程 
a、i2.intValue() -> 2 
b、Integer.valueOf(2) -> 0x1265 
c、0x1265.intValue() -> 2 
d、i1.value -> 2

i2值的變化 
這裡的tmp的值等於1 ,於是執行過程如下 
Tmp=Integer.valueOf(tmp).intValue(); 
a、Integer.valueOf(1) -> 0x1234 
b、0x1234.intValue() -> 2 //因為裝箱操作，所以在i1值的變化過程中修改的是同一塊記憶體地址，因此這裡的值變成了2 
c、i2.value -> 2

因此最後的結果是，a、b 都變成了2

結論

這裡面涉及到兩個知識點 
1. Integer的初始化快取 
2. 反射

最終解決方案

不要讓Integer.valueOf裝箱發揮作用，避免走cache就行 

總結
我們發現一道小小的面試題，能夠涉及到的知識點有這麼多 
1、函式呼叫的值傳遞； 
2、物件引用的值是記憶體地址； 
3、反射的可訪問性； 
4、java編譯器的自動裝箱； 
5、Integer裝箱的物件快取。 
所以，當我們工作到一段時間以後，技術水平不能再繼續停留在表面上，而是需要逐步往深入挖掘，每一個技術的出現，每一個bug的出現都不是隨機或者偶然的。而是有一定的原因。

原文：https://blog.csdn.net/k1280000/article/details/71159492