为什么Java只有值传递?

形参和实参

形式参数,是在方法定义阶段,是定义某个函数时使用的参数,用于接收实参传入。例f(x,y)中x和y是形参。

实际参数,是在方法调用阶段,是主调函数调用有参函数时,实际传递的内容。例f(3,7)中3和7是实参。

值传递和引用传递

值传递和引用传递不是简单地通过传递内容区分的。如果是值,就是值传递;如果是引用,就是引用传递。这一理解是不正确的。

值传递,是指在调用函数时将实际参数复制一份传递给函数形参。此时,在函数中对形参做修改,不影响实际参数。

引用传递,是指在调用函数时将实际参数的地址直接传递给函数形参。此时,在函数中对参数做修改,将影响实际参数。

根本区别在于值传递会创建副本,因此函数中无法改变原始对象;引用传递不创建副本,函数中可以改变原始对象。

通过一个经典案例讲解Java值传递

public class ParamPassing {
    private static int intStatic = 222;
    private static String stringStatic = "old string";
    private static StringBuilder stringBuilderStatic = new StringBuilder("old stringBuilder");

    public static void main(String[] args) {
        // 方法调用1
        method(intStatic);
        System.out.println(intStatic);
        // 方法调用2
        method();
        System.out.println(intStatic);
        // 方法调用3
        method(stringStatic);
        System.out.println(stringStatic);
        // 方法调用4
        method(stringBuilderStatic, stringBuilderStatic);
        System.out.println(stringBuilderStatic);
    }

    // 方法1
    public static void method(int intStatic) {
        intStatic = 777;
    }

    // 方法2
    public static void method() {
        intStatic = 888;
    }

    // 方法3
    public static void method(String stringStatic) {
        stringStatic = "new string";
    }

    // 方法4
    public static void method(StringBuilder stringBuilderStatic1, StringBuilder stringBuilderStatic2) {
        stringBuilderStatic1.append(".method.first-");
        stringBuilderStatic2.append(".method.second-");

        // 引用重新赋值
        stringBuilderStatic1 = new StringBuilder("new stringBuilder");
        stringBuilderStatic1.append("new method's append");
    }
}

运行结果:
222
888
old string
old stringBuilder.method.first-.method.second-

方法1,参数是局部变量,拷贝的变量值是777,会存入虚拟机栈中的局部变量表的第一个位置。在方法内部,根据作用于就近原则,使用局部变量的参数,操作与实参无关。而方法2,先把本地赋值的888压入虚拟机栈中的操作栈,然后给静态遍历intStatic赋值。


方法3,String是immutable对象,类中没有提供任何方法用来修改对象。“old string”仍然由实参持有,在方法3中,会重新new一个String对象,并把引用赋给形参。

方法4,直接使用参数引用,可以修改对象;当对引用重新赋值后,不再影响实参。
当stringBuilderStatic引用作为实参传递给形参stringBuilderStatic1时,此时形参是stringBuilderStatic的一个副本,两个引用共同指向StringBuilder对象所在的堆内存地址,此时对形参的任何修改都会改变对象属性。当创建新对象并赋值给stringBuilderStatic1后,该引用指向了新的内存地址,对其修改不会改变原对象的属性。

字节码解释

0: aload_0                 // 引用类型入栈
1: ldc           #14       // 将常量值从常量池推到栈顶
// String .method.first-
3: invokevirtual #15       // 调用实例方法               
// Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
6: pop                     // 栈顶元素出栈
14: new           #17      // 创建实例
// class java/lang/StringBuilder
17: dup                    // 赋值栈顶数值,压入栈顶
18: ldc           #18                 
// String new stringBuilder
20: invokespecial #19      // 实例初始化                
// Method java/lang/StringBuilder."<init>":(Ljava/lang/String;)V
23: astore_0               // 将栈中ref引用存到局部变量表

24: aload_0                // 加载局部变量到操作数栈
25: ldc           #20      // 加载常量到操作数栈
// String new method's append
27: invokevirtual #15      // 调实例方法
// Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
30: pop                    // 操作数栈顶元素出栈
31: return                 // 方法返回指令