一道Java面試題引發(fā)的思考

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本文出自 容華謝后的博客

0.寫在前面

這兩天做了一道常見的Java面試題，毫無懸念的做錯(cuò)了，在運(yùn)行出正確答案之后，發(fā)現(xiàn)以自己的知識(shí)儲(chǔ)備竟然無法完整的解釋為什么，十分慚愧，于是有了這篇文章，對(duì)其進(jìn)行總結(jié)反思。

人生啊

1.題目

先看下題目:

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        String str = "hello";
        change(str);
        System.out.println(str);

        A a = new A("hello");
        change(a);
        System.out.println(a.str);

        A a1 = new A("hello");
        change1(a1);
        System.out.println(a1.str);
    }

    private static void change(String str) {
        str = "changed";
    }

    private static void change(A a) {
        a = new A("changed");
    }

    private static void change1(A a1) {
        a1.str = "changed";
    }
}

class A {
    public String str;

    public A(String str) {
        this.str = str;
    }
}

運(yùn)行結(jié)果為：

hello
hello
changed

后面兩個(gè)還能理解，形參、實(shí)參、值傳遞、引用傳遞啥的一混合，還能說得過去，可是第一個(gè)為什么是hello呢，str不是被重新賦值了嗎，怎么打印的還是原來的值。

在經(jīng)歷了上面的疑惑之后，一頓百度，額不對(duì)，谷歌之后，發(fā)現(xiàn)對(duì)下面這些概念了解的還不是很透徹：

  • 什么是棧內(nèi)存、堆內(nèi)存，它們有什么區(qū)別？

  • 初始化一個(gè)基本類型數(shù)據(jù)或者一個(gè)對(duì)象在內(nèi)存中是如何進(jìn)行的？

  • String類型的數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存的什么區(qū)域？

  • String str = “a”; 和 String str = new String("a"); 在內(nèi)存分配上有什么區(qū)別？

帶著這些疑問，一起往下看。

2.棧內(nèi)存、堆內(nèi)存

棧內(nèi)存（stack）

在函數(shù)中定義的一些基本類型的變量（byte、short、int、long、float、double、boolean、char）和對(duì)象的引用變量（Object obj = new Object(); obj為引用變量）都在函數(shù)的棧內(nèi)存中分配。

當(dāng)在一段代碼塊中定義一個(gè)變量時(shí)，Java就在棧中為這個(gè)變量分配內(nèi)存空間，當(dāng)超過變量的作用域后，Java會(huì)自動(dòng)釋放掉為該變量所分配的內(nèi)存空間，該內(nèi)存空間可以立即被另作他用。

棧內(nèi)存的優(yōu)勢(shì)是，存取速度比堆要快，僅次于寄存器，棧內(nèi)存數(shù)據(jù)可以共享。但缺點(diǎn)是，存在棧中的數(shù)據(jù)大小與生存期必須是確定的，缺乏靈活性。

堆內(nèi)存（heap）

由new創(chuàng)建的對(duì)象和數(shù)組（數(shù)組new不new都可以）存放在堆內(nèi)存中，堆中分配的內(nèi)存由JVM垃圾回收機(jī)制進(jìn)行管理。

在堆內(nèi)存中存儲(chǔ)的對(duì)象或數(shù)組，可以在棧內(nèi)存中對(duì)應(yīng)一個(gè)引用變量，引用變量的取值為對(duì)象或數(shù)組在堆內(nèi)存中的首地址，程序可以通過棧內(nèi)存的引用變量來對(duì)數(shù)組或?qū)ο筮M(jìn)行操作。

Object obj = new Object(); obj為引用變量，可以通過obj變量操作Object。

3.基本類型數(shù)據(jù)、對(duì)象的內(nèi)存分配

基本類型數(shù)據(jù)

int a = 1;
int b = 1;
int c = 2;
變量

步驟分析：

  • 1.在棧內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)變量名為a的引用，然后查找棧內(nèi)存中是否存在1這個(gè)值，未找到，將1存入棧內(nèi)存并將變量a指向1。

  • 2.在棧內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)變量名為b的引用，然后查找棧內(nèi)存中是否存在1這個(gè)值，找到了，將變量b指向1。

  • 3.在棧內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)變量名為c的引用，然后查找棧內(nèi)存中是否存在2這個(gè)值，未找到，將2存入棧內(nèi)存并將變量c指向2。

在上述步驟可以看到，棧內(nèi)存中的數(shù)據(jù)是可以共享的，雖然數(shù)據(jù)是共享的，但是變量b的修改，并不會(huì)影響到變量a。

對(duì)象

Object obj = new Object();
對(duì)象

步驟分析：

  • 1.在棧內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)變量名為obj的引用。

  • 2.在堆內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)Object對(duì)象，堆內(nèi)存會(huì)自動(dòng)計(jì)算Object對(duì)象的首地址值，假設(shè)為0x0001。

  • 3.棧內(nèi)存中的變量obj指向堆內(nèi)存中Object對(duì)象的首地址0x0001。

4.String類型

String類型十分特殊，它不屬于基本數(shù)據(jù)類型，但又可以像基本數(shù)據(jù)類型一樣用 = 賦值，還可以通過 new 進(jìn)行創(chuàng)建，一起來看看兩種創(chuàng)建方式在內(nèi)存中有什么區(qū)別。

String str = “a”;

String str = “a”;

步驟分析：

  • 1.在棧內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)變量名為str的引用。

  • 2.在常量池中查找是否有字符串a(chǎn)，沒有找到，創(chuàng)建一個(gè)字符串a(chǎn)。

  • 3.棧內(nèi)存中的變量str指向常量池中的字符串a(chǎn)。

String str = new String("a");

String str = new String("a");

步驟分析：

  • 1.在棧內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)變量名為str的引用。

  • 2.在堆內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)String對(duì)象，堆內(nèi)存會(huì)自動(dòng)計(jì)算String對(duì)象的首地址值，假設(shè)為0x0001。

  • 3.棧內(nèi)存中變量str指向堆內(nèi)存中String對(duì)象的首地址0x0001。

  • 4.String對(duì)象首先到常量池中查找有沒有字符串a(chǎn)，如果有則指向字符串a(chǎn)，如果沒有則創(chuàng)建。

5.解題分析

在學(xué)習(xí)了上面的知識(shí)之后，我們?cè)倩剡^頭來分析一下這道面試題：

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // A
        String str = "hello";
        change(str);
        System.out.println(str);

        // B
        A a = new A("hello");
        change(a);
        System.out.println(a.str);

        // C
        A a1 = new A("hello");
        change1(a1);
        System.out.println(a1.str);
    }

    private static void change(String str) {
        str = "changed";
    }

    private static void change(A a) {
        a = new A("changed");
    }

    private static void change1(A a1) {
        a1.str = "changed";
    }
}

class A {
    public String str;

    public A(String str) {
        this.str = str;
    }
}

以A、B、C標(biāo)識(shí)三段邏輯，分別來看下：

  • A：
A

步驟分析：

  • 1.在棧內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)變量名為str（實(shí)參）的引用。

  • 2.在常量池中查找字符串hello，沒有找到，創(chuàng)建一個(gè)字符串hello。

  • 3.棧內(nèi)存中的變量str（實(shí)參）指向常量池中的字符串hello。

  • 4.在棧內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)變量名為str（形參）的引用。

  • 5.在常量池中查找字符串changed，沒有找到，創(chuàng)建一個(gè)字符串changed。

  • 6.棧內(nèi)存中的變量str（形參）指向常量池中的字符串changed。

此時(shí)打印實(shí)參str的值，輸出hello

  • B:
B

  • 1.在棧內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)變量名為a（實(shí)參）的引用。

  • 2.在堆內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)String對(duì)象，地址為0x0001，引用變量a（實(shí)參）指向此地址。

  • 3.String對(duì)象首先到常量池中查找有沒有字符串hello，沒有找到，在常量池中創(chuàng)建字符串hello并指向它。

  • 4.在棧內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)變量名為a（形參）的引用，指向0x0001地址。

  • 5.在堆內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)String對(duì)象，地址為0x0011，引用變量a（形參）指向此地址，不再指向0x0001地址。

  • 6.String對(duì)象首先到常量池中查找有沒有字符串changed，沒有找到，在常量池中創(chuàng)建字符串changed并指向它。

此時(shí)打印實(shí)參a中的值，輸出hello

  • C：
C

  • 1.在棧內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)變量名為a1（實(shí)參）的引用。

  • 2.在堆內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)String對(duì)象，地址為0x0001，引用變量a1（實(shí)參）指向此地址。

  • 3.String對(duì)象首先到常量池中查找有沒有字符串hello，沒有找到，在常量池中創(chuàng)建字符串hello并指向它。

  • 4.在棧內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)變量名為a1（形參）的引用，指向0x0001地址。

  • 5.String對(duì)象首先到常量池中查找有沒有字符串changed，沒有找到，在常量池中創(chuàng)建字符串changed并指向它，不再指向字符串hello。

此時(shí)打印實(shí)參a中的值，輸出changed

6.寫在最后

到這里，關(guān)于這道Java面試題的總結(jié)就完成了，關(guān)聯(lián)的東西還不少，如果遇到問題或者有錯(cuò)誤的地方，可以給我留言，謝謝！

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