Java基礎11 物件引用

我們之前一直在使用“物件”這個概念，但沒有探討物件在記憶體中的具體儲存方式。這方面的討論將引出“物件引用”(object reference)這一重要概念。 

物件引用

我們沿用之前定義的Human類，並有一個Test類:

   =  Human(160
     Human(.height =
      
      growHeight(.height = .height +

外部可以呼叫類來建立物件，比如上面在Test類中:

Human aPerson = new Human(160);

建立了一個Human類的物件aPerson。  

上面是一個非常簡單的表述，但我們有許多細節需要深入:

1. 首先看等號的右側。 new是在記憶體中為物件開闢空間。具體來說，new是在記憶體的 堆(heap)上為物件開闢空間。這一空間中，儲存有物件的資料和方法。
2. 再看等號的左側。aPerson指代一個Human物件，被稱為 物件引用(reference)。實際上，aPerson並不是物件本身，而是類似於一個指向物件的指標。aPerson存在於記憶體的 棧(stack)中。
3. 當我們用等號賦值時，是將右側new在堆中建立物件的地址賦予給物件引用。

這裡的記憶體，指的是JVM (Java Virtual Machine)虛擬出來的Java程式記憶體空間。記憶體的堆和棧概念可參考 Linux從程式到程式。

物件引用

棧的讀取速度比堆快，但棧上儲存的資料受到有效範圍的限制。在C語言中，當一次函式呼叫結束時，相應的棧幀(stack frame)要刪除，棧幀上儲存的參量和自動變數就消失了。Java的棧也受到同樣的限制，當一次方法呼叫結束，該方法儲存在棧上的資料將清空。在 Java中， 所有的(普通)物件都儲存在堆上。因此， new關鍵字的完整含義是， 在堆上建立物件。

基本型別(primitive type)的物件，比如int, double，儲存在棧上。當我們宣告基本型別時，不需要new。一旦宣告，Java將在棧上直接儲存基本型別的資料。所以，基本型別的變數名錶示的是資料本身，不是引用。

引用和物件的關係就像風箏和人。我們看天空時(程式裡寫的)，看到的是風箏(引用)，但風箏下面對應的，是人(物件):

引用和物件分離；引用指向物件

儘管引用和物件是分離的，但我們所有通往物件的訪問 必須經過引用這個“大門”，比如以  引用.方法() 的方式訪問物件的方法。在Java中，我們不能跳過引用去直接接觸物件。再比如，物件a的資料成員如果是一個普通物件b，a的資料成員儲存的是指向物件b的引用 (如果是基本型別變數，那麼a的資料成員儲存的是基本型別變數本身了)。

在Java中，引用起到了指標的作用，但我們不能直接修改指標的值，比如像C語言那樣將指標值加1。我們只能通過引用執行對物件的操作。這樣的設計避免了許多指標可能引起的錯誤。

引用的賦值

當我們將一個引用賦值給另一個引用時，我們實際上覆制的是物件的地址。兩個引用將指向同一物件。比如  dummyPerson=aPerson;，將導致:

一個物件可以有多個引用 (一個人可以放多個風箏)。當程式通過某個引用修改物件時，通過其他引用也可以看到該修改。我們可以用以下Test類來測試實際效果:

public class Test
{    public static void main(String[] args)
        {
             Human aPerson = new Human(160);
             Human dummyPerson = aPerson;
             System.out.println(dummyPerson.getHeight());
             aPerson.growHeight(20);
             System.out.println(dummyPerson.getHeight());
        }
}

我們對aPerson的修改將影響到dummyPerson。這兩個引用實際上指向同一物件。

所以，將一個引用賦值給另一個引用，並不能複製物件本身。我們必須尋求其他的機制來複制物件。

垃圾回收

隨著方法呼叫的結束， 引用和 基本型別變數會被清空。由於物件存活於堆，所以物件所佔據的記憶體不會隨著方法呼叫的結束而清空。程式空間可能很快被不斷建立的物件佔滿。Java內建有 垃圾回收(garbage collection)機制，用於清空不再使用的物件，以回收記憶體空間。

垃圾回收的基本原則是，當存在引用指向某個物件時，那麼該物件不會被回收;  當沒有任何引用指向某個物件時，該物件被清空。它所佔據的空間被回收。

上圖假設了某個時刻JVM中的記憶體狀態。Human Object有三個引用: 來自棧的aPerson和dummyPerson，以及另一個物件的資料成員president。而Club Object沒有引用。如果這個時候垃圾回收啟動，那麼Club Object將被清空，而Human Object來自Club Object的引用(president)也隨之被刪除。

垃圾回收是Java中重要的機制，它直接影響了Java的執行效率。我將在以後深入其細節。

引數傳遞

當我們分離了引用和物件的概念後，Java方法的引數傳遞機制實際上非常清晰: Java的引數傳遞為 值傳遞。也就是說，當我們傳遞一個引數時，方法將獲得該引數的一個拷貝。

實際上，我們傳遞的引數，一個是基本型別的變數，另一個為物件的引用。

基本型別變數的值傳遞，意味著變數本身被複制，並傳遞給Java方法。Java方法對變數的修改 不會影響到原變數。

引用的值傳遞，意味著物件的地址被複制，並傳遞給Java方法。Java方法根據該引用的訪問將 會影響物件。

在這裡有另一個值得一提的情況: 我們在方法內部使用new建立物件，並將該物件的引用返回。如果該返回被一個引用接收，由於物件的引用不為0，物件依然存在，不會被垃圾回收。

總結

new

引用，物件

被垃圾回收的條件

引數: 值傳遞

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