188W+程式設計師關注過的問題:Java到底是值傳遞還是引用傳遞?

沉默王二發表於2019-12-11

在逛 Stack Overflow 的時候,發現了一些訪問量像阿爾卑斯山一樣高的問題,比如說這個:Java 到底是值傳遞還是引用傳遞?訪問量足足有 188萬+,這不得了啊!說明有很多很多的程式設計師被這個問題困擾過。實話實說吧,就是其中之一。

來回顧一下提問者的問題:

我一直認為 Java 是按引用傳遞的,但是我看一些部落格上說不是的。我就納悶了,Java 到底是值傳遞還是引用傳遞?值傳遞和引用傳遞有什麼區別呢?

如果你也曾被這個問題困擾過,或者正在被困擾,就請隨我一起來梳理一下問題的答案。打怪進階嘍!

01、值傳遞和引用傳遞

什麼是值傳遞,什麼是引用傳遞?我們需要先把這兩個定義搞清楚,才能搞清楚 Java 是按值傳遞還是按引用傳遞。

值傳遞(pass by value)是指在呼叫方法時將實參複製一份傳遞到方法中,這樣當方法對形參進行修改時不會影響到實參。
引用傳遞(pass by reference)是指在呼叫方法時將實參的地址直接傳遞到方法中,那麼在方法中對形參所進行的修改,將影響到實參。

上面是比較官方的定義,讀起來不免生硬。在我看來,值傳遞和引用傳遞的關鍵區別有兩點:

1)呼叫方法時有沒有對實參進行復制。

2)方法內對形參的修改會不會影響到實參。

what?值傳遞和引用傳遞還沒有搞清楚,又來兩個新名詞:實參和形參。別急,別急。

02、實參和形參

實參和形參理解起來比值傳遞和引用傳遞容易的多,前者就好像是一元一次方程,後者就像是一元二次方程。

形參:定義方法名和方法體的時候使用的引數,目的是用來接收呼叫該方法時傳入的引數。
實參:在呼叫有參方法時傳入的引數,方法名後面的括號中的引數通常被稱為“實參”。

大家應該都寫過“hello world”程式了,就像下面這樣。

public class Cmower {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("hello world");
    }
}
複製程式碼

其中 args 就相當於是形參,而字串“hello world”就相當於是實參。如果覺得這個例子不容易理解,那再來看一個。

public class Cmower {
    public static void main(String[] args) {
        Cmower cmower = new Cmower();
        cmower.sop("沉默王二");
    }

    public void sop(String name) {
        System.out.println("hello " + name);
    }
}
複製程式碼

其中“沉默王二”為實參;有參方法 sop(String name) 中的 name 為形參。形參就好像實參與被呼叫方法之間的一個橋樑,否則呼叫者沒法傳遞引數,被呼叫的方法無法接收引數。

03、基本型別是值傳遞的

Java 中的資料型別可以分為兩種,一種是基本型別,一種是引用型別。我相信大家在看本篇文章之前,就能夠達成這樣一個共識:基本型別是值傳遞的。這一點毫無疑問。

public class Cmower {
    public static void main(String[] args) {
        Cmower cmower = new Cmower();
        int age = 18;
        cmower.sop(age);
        System.out.println("main 中的 age " + age);
    }

    public void sop(int age) {
        age = 28;
        System.out.println("sop 中的 age " + age);
    }
}
複製程式碼

上面這段程式碼中,sop() 方法的實參 age 為 18,儘管 sop() 方法的形參被修改為 28,但並不會影響實參的值。這一點可以從輸出結果中加以證明。

sop 中的 age 28
main 中的 age 18
複製程式碼

具體的執行過程如下圖所示。

188W+程式設計師關注過的問題:Java到底是值傳遞還是引用傳遞?

04、引用型別是值傳遞嗎?

大家之所以不確定 Java 是值傳遞的還是引用傳遞的,原因就出在這個引用型別上面。單從字面的意思上就容易搞混:引用型別不是引用傳遞難道還是值傳遞?

public class Cmower {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Cmower cmower = new Cmower();
        cmower.setName("沉默王二");
        cmower.sop(cmower);
        System.out.println("main 中的 cmower " + cmower.getName());
    }

    public void sop(Cmower cmower) {
        cmower.setName("沉默王三");
        System.out.println("sop 中的 cmower " + cmower.getName());
    }
}
複製程式碼

main() 方法中,我們通過 new 關鍵字建立了一個物件 cmower,並將其 name 屬性設定為“沉默王二”;然後將實參 cmower 傳遞給 sop() 方法,在 sop() 方法中將形參 cmower 的 name 屬性修改為“沉默王三”。輸出結果是什麼樣子呢?

sop 中的 cmower 沉默王三
main 中的 cmower 沉默王三
複製程式碼

呀!實參 cmower 的屬性 name 竟然不是“沉默王二”而是“沉默王三”了!看看,看看,Java 不是值傳遞吧?

別急別急。我們在 main 方法中追加幾行程式碼。

Cmower cmower = new Cmower();
cmower.setName("沉默王二");

Cmower old = cmower;
cmower.sop(cmower);
System.out.println("main 中的 cmower " + cmower.getName());

System.out.println(old == cmower);
複製程式碼

old == cmower 會是 true 還是 false 呢?閉上眼睛想一想。如果實在是想不出,拋一枚硬幣吧,反正不是 true 就是 false。假如引用型別是引用傳遞的,根據引用傳遞的定義(形參的修改將會影響到實參),那麼結果一定就是 false。

我們來看一下輸出結果:

sop 中的 cmower 沉默王三
main 中的 cmower 沉默王三
true
複製程式碼

true?開什麼玩笑?

不好意思,沒有開玩笑。Java 的確是值傳遞的。只不過,引用型別在呼叫有參方法的時候,傳遞的是物件的引用,並不是物件本身。而物件的引用在傳遞的過程中並沒有發生改變,雖然物件本身發生了變化。可以通過下面這幅圖感受一下。

188W+程式設計師關注過的問題:Java到底是值傳遞還是引用傳遞?

這下理解了吧?

05、總結

來看下面這段程式碼。

int age = 18;
String name = "沉默王二";
複製程式碼

age 是基本型別,所以值就直接儲存在變數中;而 name 是引用型別,變數中儲存的只是物件的記憶體地址,這種變數一般稱之為物件的引用。

基本型別作為引數被傳遞時肯定是值傳遞;引用型別作為引數被傳遞時也是值傳遞,只不過“值”為對應的引用。


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