面試官:Java字符串可以引用傳遞嗎?

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我從蘇州回到洛陽,抱著一幅“海歸”的心態(tài),投了不少簡歷,也“約談”了不少面試官,但僅有兩三個(gè)令我感到滿意。其中有一位叫老馬,至今還活在我的手機(jī)通訊錄里。他當(dāng)時(shí)扔了一個(gè)面試題把我砸懵了:“王二,Java 字符串可以引用傳遞嗎?”

當(dāng)時(shí)二十三歲,正值青春年華,從事 Java 編程已有 N 年經(jīng)驗(yàn)(N < 4),自認(rèn)為所有的面試題都能對答如流,結(jié)果沒想到啊,被“刁難”了——原來洛陽這塊互聯(lián)網(wǎng)的荒漠也有技術(shù)專家啊。現(xiàn)在回想起來,臉上不自覺地泛起了羞愧的紅暈:主要是自己當(dāng)時(shí)太菜了。不管怎么說,是時(shí)候?qū)懫恼缕饰鲆幌伦址欠窨梢砸脗鬟f了。

對于絕大多數(shù)的初級程序員或者說不重視“內(nèi)功”的老鳥來說,往往停留在“知其然不知其所以然”的層面上——會用,略知一二,但要求他把問題說清楚的時(shí)候,就只能撓撓頭雙手一攤一張問號臉了。

好了,讓我們來步入正題。先來看一段有趣但令人困惑的代碼片段吧。
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";}復(fù)制代碼
從代碼的字面邏輯來看,程序應(yīng)該輸出“沉默王三”,但事與愿違,程序輸出的結(jié)果卻是“沉默王二”。change() 方法做的是無用功,因?yàn)?String 是值傳遞而不是引用傳遞。引用傳遞可以在被調(diào)用的方法中對實(shí)參進(jìn)行修改,但值傳遞卻不可以。為什么呢?
x 存儲的是一個(gè)引用,該引用指向內(nèi)存中的“沉默王二”字符串對象。當(dāng)我們把 x 作為參數(shù)傳遞給 change() 方法時(shí),x 仍然指向的是內(nèi)存中“沉默王二”字符串,就像下面這幅圖表達(dá)的意思一樣。

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那么問題來了。正因?yàn)?Java 是值傳遞,x 的值是“沉默王二”的引用。那么當(dāng) change() 方法被調(diào)用的時(shí)候,x 不是剛好指向了內(nèi)存中新創(chuàng)建的字符串對象“沉默王三”了嗎?就像下面這幅圖表達(dá)的意思那樣。
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哦,看起來是一個(gè)很完美的解釋,對吧?但這樣的解釋存在一些問題。
當(dāng)字符串“沉默王二”被創(chuàng)建的時(shí)候,Java 會在內(nèi)存中申請一小段空間,用來存儲這個(gè)字符串對象。然后呢,把對象的引用指向了變量 x,也就是說,變量 x 實(shí)際上存儲的是對象的引用(對象在內(nèi)存中存儲的地址)。
我相信大家對上面這一點(diǎn)(對象和對象引用)已經(jīng)完全理解了。
關(guān)鍵的點(diǎn)來了。當(dāng)變量 x 作為參數(shù)(實(shí)參)傳遞給 change() 方法時(shí),實(shí)際上傳遞的是 x 的一個(gè)拷貝(形參)。在 change() 方法中,形參 x 起先引用的也是“沉默王二”這個(gè)對象,當(dāng)執(zhí)行 x = "沉默王三" 的時(shí)候,會在內(nèi)存中創(chuàng)建新的字符串“沉默王三”,然后形參 x 不再引用“沉默王二”這個(gè)對象了,改為引用“沉默王三”這個(gè)對象了。但實(shí)參 x 呢?并沒有發(fā)生任何的改變!就像下面這幅圖一樣。

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假如我們真的需要改變字符串呢?那就不能使用 String 類了,最好使用 StringBuilder,來擼一串代碼吧。

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");}復(fù)制代碼

上述代碼會輸出“沉默王三”,但假如我們使用 new 關(guān)鍵字重新對形參 x 進(jìn)行賦值,就無濟(jì)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");}復(fù)制代碼

程序輸出的結(jié)果仍然是“沉默王二”,原因其實(shí)和 String 一樣,change() 方法在內(nèi)存中創(chuàng)建了新的字符串“沉默王三”,然后形參 x 不再引用“沉默王二”這個(gè)對象,改為引用“沉默王三”這個(gè)對象了。但實(shí)參 x 并沒有任何改變。

看到這,有些讀者可能更疑惑了。x = new StringBuilder("沉默王三") 不可以改變實(shí)參,而 x.delete(3,4).append("三") 卻可以,為什么?為什么?為什么?為什么呢?

不要著急,我們來分析一下 delete() 方法的源碼。

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;}復(fù)制代碼

其中 value 是一個(gè)字符數(shù)組,用來存儲字符序列;count 用來表示字符序列中實(shí)際有效的字符數(shù)量。

當(dāng) count -= len 執(zhí)行之前,value 的字符內(nèi)容為“沉默王二”,count 為 4。我是怎么知道的呢?通過 IDEA 的 debug 視圖,截圖為證。

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當(dāng) count -= len 執(zhí)行之后,value 的字符內(nèi)容仍然為“沉默王二”,但 count 變成了 3。


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當(dāng)鼠標(biāo)停留在 this 上時(shí),此時(shí)的字符內(nèi)容為“沉默王”,也就意味著 x 當(dāng)前的字符內(nèi)容為“沉默王”。同樣的,當(dāng)我們在 append() 方法上進(jìn)行 debug 的時(shí)候,也可以觀察到字符串發(fā)生變化的細(xì)節(jié)。
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當(dāng) append() 方法執(zhí)行結(jié)束后,此時(shí)形參 x 的字符內(nèi)容為“沉默王三”。
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當(dāng) change() 方法執(zhí)行完后,此時(shí)實(shí)參 x 的字符內(nèi)容為“沉默王三”。


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通過上面的源碼分析,大家應(yīng)該會發(fā)現(xiàn)另外一個(gè)事實(shí):x 對象始終是“StringBuilder@512”,這意味著什么呢?一圖勝千言,畫個(gè)圖大家一看就明白了。
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由于形參 x 和實(shí)參 x 引用的都是同一個(gè)對象,那么 change() 方法執(zhí)行結(jié)束后,實(shí)參 x 的字符內(nèi)容自然也就發(fā)生了變化。

綜上所述:Java 字符串不是引用傳遞而是值傳遞;更進(jìn)一步的說,Java 只有值傳遞,沒有引用傳遞。
哎,后悔啊,早年我要是能把這道面試題吃透的話,也不用被老馬刁難了。另外,我想要告訴大家的是,作為程序員,我們千萬不要輕視這些基礎(chǔ)的知識點(diǎn)。因?yàn)榛A(chǔ)的知識點(diǎn)是各種上層技術(shù)共同的基礎(chǔ),只有徹底地掌握了這些基礎(chǔ)知識點(diǎn),才能更好地理解程序的運(yùn)行原理,做出更優(yōu)化的產(chǎn)品。

作者:沉默王二
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