灵魂拷问:Java 字符串可以引用传递吗?

2019/12/08

在逛 programcreek 的时候,我发现了一些专注细节但价值连城的主题。比如说:Java 字符串可以引用传递吗?像这类灵魂拷问的主题,非常值得深入地研究一下。

另外,我想要告诉大家的是,研究的过程非常的有趣,就好像在基督山上寻找神父法里亚留下的金币一样,起初有些不知所措,甚至担心竹篮打水一场空,但经过一番用心的摸索后,不但会找到宝藏,还会有一种我发财了的感觉,非常爽。

对于绝大多数的初级程序员或者说不重视“内功”的老鸟来说,往往停留在“知其然不知其所以然”的层面上——会用,略知一二,但要求他把问题说清楚的时候,就只能挠挠头双手一摊一张问号脸了。

在这之前,我曾分享过一篇《Java 到底是值传递还是引用传递?》,大家最好先看一看。

好了,让我们来步入正题。先来看一段有趣但令人困惑的代码片段吧。

public static void main(String[] args) {
    String x = new String("沉默王二");
    change(x);
    System.out.println(x);
}

public static void change(String x) {
    x = "沉默王三";
}

从代码的字面逻辑来看,程序应该输出“沉默王三”,但事与愿违,程序输出的结果却是“沉默王二”。change() 方法做的是无用功,因为 String 是值传递而不是引用传递。引用传递可以在被调用的方法中对实参进行修改,但值传递却不可以。为什么呢?

x 存储的是一个引用,该引用指向内存中的“沉默王二”字符串对象。当我们把 x 作为参数传递给 change() 方法时,x 仍然指向的是内存中“沉默王二”字符串,就像下面这幅图表达的意思一样。

那么问题来了。正因为 Java 是值传递,x 的值是“沉默王二”的引用。那么当 change() 方法被调用的时候,x 不是刚好指向了内存中新创建的字符串对象“沉默王三”了吗?就像下面这幅图表达的意思那样。

哦,看起来是一个很完美的解释,对吧?但这样的解释存在一些问题。

当字符串“沉默王二”被创建的时候,Java 会在内存中申请一小段空间,用来存储这个字符串对象。然后呢,把对象的引用指向了变量 x,也就是说,变量 x 实际上存储的是对象的引用(对象在内存中存储的地址)。

我相信大家对上面这一点(对象和对象引用)已经完全理解了。

关键的点来了。当变量 x 作为参数(实参)传递给 change() 方法时,实际上传递的是 x 的一个拷贝(形参)。在 change() 方法中,形参 x 起先引用的也是“沉默王二”这个对象,当执行 x = "沉默王三" 的时候,会在内存中创建新的字符串“沉默王三”,然后形参 x 不再引用“沉默王二”这个对象了,改为引用“沉默王三”这个对象了。但实参 x 呢?并没有发生任何的改变!就像下面这幅图一样。

假如我们真的需要改变字符串呢?那就不能使用 String 类了,最好使用 StringBuilder,来撸一串代码吧。

public static void main(String[] args) {
    StringBuilder x = new StringBuilder("沉默王二");
    change(x);
    System.out.println(x);
}

public static void change(StringBuilder x) {
    x.delete(3,4).append("三");
}

上述代码会输出“沉默王三”,但假如我们使用 new 关键字重新对形参 x 进行赋值,就无济于事。

public static void main(String[] args) {
    StringBuilder x = new StringBuilder("沉默王二");
    change(x);
    System.out.println(x);
}

public static void change(StringBuilder x) {
    x = new StringBuilder("沉默王三");
}

程序输出的结果仍然是“沉默王二”,原因其实和 String 一样,change() 方法在内存中创建了新的字符串“沉默王三”,然后形参 x 不再引用“沉默王二”这个对象,改为引用“沉默王三”这个对象了。但实参 x 并没有任何改变。

看到这,有些读者可能更疑惑了。x = new StringBuilder("沉默王三") 不可以改变实参,而 x.delete(3,4).append("三") 却可以,为什么?为什么?为什么?为什么呢?

不要着急,我们来分析一下 delete() 方法的源码。

public AbstractStringBuilder delete(int start, int end) {
    int len = end - start;
    if (len > 0) {
        System.arraycopy(value, start+len, value, start, count-end);
        count -= len;
    }
    return this;
}

其中 value 是一个字符数组,用来存储字符序列;count 用来表示字符序列中实际有效的字符数量。

当 ` count -= len` 执行之前,value 的字符内容为“沉默王二”,count 为 4。我是怎么知道的呢?通过 IDEA 的 debug 视图,截图为证。

当 ` count -= len` 执行之后,value 的字符内容仍然为“沉默王二”,但 count 变成了 3。

当鼠标停留在 this 上时,此时的字符内容为“沉默王”,也就意味着 x 当前的字符内容为“沉默王”。同样的,当我们在 append() 方法上进行 debug 的时候,也可以观察到字符串发生变化的细节。

append() 方法执行结束后,此时形参 x 的字符内容为“沉默王三”。

change() 方法执行完后,此时实参 x 的字符内容为“沉默王三”。

通过上面的源码分析,大家应该会发现另外一个事实:x 对象始终是“StringBuilder@512”,这意味着什么呢?一图胜千言,画个图大家一看就明白了。

由于形参 x 和实参 x 引用的都是同一个对象,那么 change() 方法执行结束后,实参 x 的字符内容自然也就发生了变化。

综上所述:Java 字符串不是引用传递而是值传递;更进一步的说,Java 只有值传递,没有引用传递。


往期推荐书单:

《Java编程思想》

《Java核心技术卷一》

《Head First Java》

Effective Java

Java 网络编程

(转载本站文章请注明作者和出处 沉默王二

Show Disqus Comments

Post Directory

扫码或搜索:沉默王二
发送 290992
即可立即永久解锁本站全部文章