浅析Integer类型传参值不变来理解Java值传参

Posted 2021-10-23 Eternal frustration

浅析Integer类型传参值不变来理解Java值传参

以前对java值的引用传递有一些疑惑，将Integer和String传入方法中进行修改，但最后值却没有修改，现在经过不断的学习以后，对这里有了一些新的体会，现在总结一下。

代码过程

（1）先上代码

private void add(Integer i) {
        i = i - 1;
    }

    private void reverse(String s) {
        s = "sey";
    }

    public static void main(String[] args) {
        Integer i = 1;
        String s = "yes";
        Test test = new Test();
        test.add(i);
        test.reverse(s);

        // 打印值
        System.out.println(String.format("i的值：%d", i));
        System.out.println(String.format("s的值：%s", s));
    }

（2）打印结果如下：

可以看到值没有改变，接下来我来浅析一下这是为什么。
（3）反编译如下：

public class Test
{

	public Test()
	{
	}

	private void add(Integer i)
	{
		i = Integer.valueOf(i.intValue() - 1);
	}

	private void reverse(String s)
	{
		s = "sey";
	}

	public static void main(String args[])
	{
		Integer i = Integer.valueOf(1);
		String s = "yes";
		Test test = new Test();
		test.add(i);
		test.reverse(s);
		System.out.println(String.format("i的值：%d", new Object[] {
			i
		}));
		System.out.println(String.format("s的值：%s", new Object[] {
			s
		}));
	}
}

我们可以明显的看出由于java语法糖的缘故，Integer i = 1;实质上是 Integer.valueOf(1)。接着深入Integer源码看一下：

熟悉的朋友都会知道，Integer有一个-128-127的一个缓存，在这个区间内会直接从IntegerCache中获取缓存返回，超出这个区间则返回一个新的对象。

原理分析

本次我从虚拟机栈和堆的来进行探讨：
首先JVM模型如下：

（1）显示具体字节码

执行 javap -c Test.class 命令分解方法代码，显示每个方法具体的字节码

public class Test {
  public Test();
    Code:
       0: aload_0							// 装载局部变量表[0]位置的变量（一般是this对象）
       1: invokespecial #1                  // 初始化方法
       4: return							// 方法结束

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: iconst_1							// 将常量1压入操作数栈
       1: invokestatic  #3                  // 装箱操作(Integer.valueOf())，返回一个对象并且压入栈顶
       4: astore_1							// 栈顶元素出栈，并将引用存入局部变量表[1]的位置
       5: ldc           #5                  // String yes 把常量池中的项压入栈
       7: astore_2							// 栈顶元素出栈，并将引用存入局部变量表[2]的位置
       8: new           #6                  // 创建Test对象（堆上分配内存，返回引用），并将引用压入栈顶
      11: dup								// 栈顶元素出栈，并将栈顶元素复制
      12: invokespecial #7                  // 栈顶元素出栈，并且调用实例化init()方法
      15: astore_3							// 栈顶元素出栈，并将引用存在局部变量表[3]的位置
      16: aload_3							// 装载局部变量表[3]的引用 -----> 对应test
      17: aload_1							// 装载局部变量表[1]的引用 -----> 对应i
      18: invokespecial #8                  // 调用实例化方法test，add()方法
      21: aload_3							// 装载局部变量表[3]的引用
      22: aload_2							// 装载局部变量表[2]的引用
      23: invokespecial #9                  // 调用实例化方法test，reverse()方法
      26: getstatic     #10                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      29: ldc           #11                 // String i的值：%d
      31: iconst_1
      32: anewarray     #12                 // class java/lang/Object
      35: dup
      36: iconst_0
      37: aload_1
      38: aastore
      39: invokestatic  #13                 // Method java/lang/String.format:(Ljava/lang/String;[Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/String;
      42: invokevirtual #14                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
      45: getstatic     #10                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      48: ldc           #15                 // String s的值：%s
      50: iconst_1
      51: anewarray     #12                 // class java/lang/Object
      54: dup
      55: iconst_0
      56: aload_2
      57: aastore
      58: invokestatic  #13                 // Method java/lang/String.format:(Ljava/lang/String;[Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/String;
      61: invokevirtual #14                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
      64: return
}

（2）我们知道Java虚拟机是线程私有的，每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息，每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程，这次我们讨论虚拟机栈的这两个方法的栈帧：main()，add()。

（3）由图所示，main对应一个栈帧，栈帧中的局部变量表元素i 分别指向堆中的i，s指向堆中的s。

当在main()方法中执行到字节码的第 18行: invokespecial #8 // 调用实例化方法test，add()方法
时候因为Java是引用传递，所以会把局部变量表中的 i 的引用地址，传递给实例化对象test的add()方法中的i参数，同时add()方法被调用，压入add()方法的栈帧进入java虚拟机栈中，同时该栈帧拥有自己的局部变量表 i 指向堆中内存 i 。

因为 i 此时是局部变量，仅仅存在add的栈帧中，当执行代码

 i = i - 1;(等同于执行了  i = Integer.valueOf(i - 1) )；

如图所示，在add()方法的栈帧中的局部变量表中 i 内存指向 i1。

综上所诉，我们可以看出，原先main()方法的栈帧中的局部变量表 i 的内存地址指向并没有发生任何的改变，所以自然在打印的时候也不会发生任何的改变。仅仅只是add()栈帧中的局部变量表里面的 i 的指向堆中的内存地址发生了改变，并不会影响到main()方法局部变量表中的 i 。

总结

Java中的传递方式是引用传递，在方法中如果要修改变量的值，只能修改原本变量指向堆中内存的值，而不能通过在方法中改变对象的引用地址来进行修改。

public class Test {

    Integer x = 1;
    Integer y = 2;

    /**
     * 交换变量
     */
    private void swap(Integer i1, Integer i2) {
        i1 = i1 ^ i2;
        i2 = i1 ^ i2;
        i1 = i1 ^ i2;
    }

    private void swap(Test test) {
        Integer x = test.x;
        Integer y = test.y;
        x = x ^ y;
        y = x ^ y;
        x = x ^ y;
        test.x = x;
        test.y = y;
    }
    public static void main(String[] args) {
        Integer i = 1;
        Integer j = 2;
        Test test = new Test();
        test.swap(i, j);

        System.out.println(i);
        System.out.println(j);

        test.swap(test);

        System.out.println(test.x);
        System.out.println(test.y);
    }
}

这样就能成功交换变量的值了：结果如下