浅谈从Java中的栈和堆,进而衍生到值传递

简述Java中的栈和堆,变量和对象的地址存放和绑定机制

初学java的小白,很多人都搞不清楚java中堆和栈的概念,我们都知道计算机只能识别二进制字节码文件,如果分不清楚对象和变量在内存的地址分配,也就是堆和栈的问题,很多问题比如绑定机制、静态方法、实例方法、局部变量的作用域就会搞不清楚。

首先记住结论:

基本数据类型、局部变量、String类型的直接赋值都是存放在栈内存中的,用完就消失。

new创建的实例化对象、String类型的构造方法new出来的对象及数组,是存放在堆内存中的,用完之后靠垃圾回收机制不定期自动消除。

地址是栈,就是静态绑定机制,执行完值不变化;地址是堆(对象在堆内储存,一般也会在栈里分配一个空间,去指向堆里的对象的地址)就是动态绑定机制,执行完值变化。

栈和堆

栈:基本类型变量,String类型的直接赋值变量,对象的实例变量都在函数的栈内存中分配。栈内存特点,数据一执行完毕,变量会立即释放,节约内存空间;并且必须初始化变量的值。

堆:堆内存用来存放new创建的对象、String类型的构造方法new出来的对象和数组。堆内存中所有的实体都有内存地址值,系统会自动初始化变量的值;当堆内存中的实体不再被指向时,JVM启动垃圾回收机制,自动清除。

举例1:

 public static void main(String[] args) {
   int sum = 0;
   String str = "abc";
   for(int i =1 ; i<score; i++){
   sum += i;
   }
   //可以打印sum
  System.out.println(sum);
   不可以打印i
  System.out.println(i);
 }

如下图所示:

以上程序执行步骤:

第1步——main()函数是程序入口,JVM先执行,在栈内存中开辟链两个空间,存放int类型变量sum,同时附值0;String类型变量 str,并赋值"abc";

第2步——JVM执行for循环是,在栈内存中又开辟一个新的空间,存放int类型变量i,同时附值1。
     此时main空间与for空间并存,同时运行,互不影响。
第3步——for()执行完毕,变量i立即释放,空间消失。但是main()函数空间仍存在,main中的变量sum和str仍然存在,不受影 响。

从上可以看出:基本数据类型、局部变量、String类型的直接赋值都是存放在栈内存中的,用完就消失。地址是栈,就是静态绑定机制,执行完值不变化。

举例2:

public class Test1 {
 int score;
 public static void main(String[] args) {
  int[] sum = {0,1,2};
  String str = new String("abc");
  Test1 test1 = new Test1();
  test1.score = 98;
  test1.showInfo();
 }
 public void showInfo(){
  System.out.println("我的成绩是"+score);
 }
}

上述代码的意思如下图所示:

从上可以看出:new创建的实例化对象、String类型的构造方法new出来的对象及数组,是存放在堆内存中的,用完之后靠垃圾回收机制不定期自动消除。地址是堆(对象在堆内储存,一般也会在栈里分配一个空间,去指向堆里的对象的地址)就是动态绑定机制,执行完值变化。

总结:

基本数据类型、局部变量、String类型的直接赋值都是存放在栈内存中的,用完就消失。

new创建的实例化对象、String类型的构造方法new出来的对象及数组,是存放在堆内存中的,用完之后靠垃圾回收机制不定期自动消除。

地址是栈,就是静态绑定机制,执行完值不变化;地址是堆(对象在堆内储存,一般也会在栈里分配一个空间,去指向堆里的对象的地址)就是动态绑定机制,执行完值变化。

值传递

到底是值传递还是引用传递

是值传递。Java 语言的方法调用只支持参数的值传递。当一个对象实例作为一个参数被传递到方法中时,参数的值就是对该对象的引用。对象的属性可以在被调用过程中被改变,但对对象引用的改变是不会影响到调用者的

为什么 Java 中只有值传递

首先回顾一下在程序设计语言中有关将参数传递给方法(或函数)的一些专业术语。按值调用(call by value)表示方法接收的是调用者提供的值,而按引用调用(call by reference)表示方法接收的是调用者提供的变量地址。一个方法可以修改传递引用所对应的变量值,而不能修改传递值调用所对应的变量值。 它用来描述各种程序设计语言(不只是Java)中方法参数传递方式。

Java程序设计语言总是采用按值调用。也就是说,方法得到的是所有参数值的一个拷贝,也就是说,方法不能修改传递给它的任何参数变量的内容。

下面通过 3 个例子来给大家说明

example 1

public static void main(String[] args) {
 int num1 = 10;
 int num2 = 20;

 swap(num1, num2);

 System.out.println("num1 = " + num1);
 System.out.println("num2 = " + num2);
}

public static void swap(int a, int b) {
 int temp = a;
 a = b;
 b = temp;

 System.out.println("a = " + a);
 System.out.println("b = " + b);
}

结果:

a = 20
b = 10
num1 = 10
num2 = 20

在swap方法中,a、b的值进行交换,并不会影响到 num1、num2。因为,a、b中的值,只是从 num1、num2 的复制过来的。也就是说,a、b相当于num1、num2 的副本,副本的内容无论怎么修改,都不会影响到原件本身。

通过上面例子,我们已经知道了一个方法不能修改一个基本数据类型的参数,而对象引用作为参数就不一样,请看 example2.

example 2

 public static void main(String[] args) {
  int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
  System.out.println(arr[0]);
  change(arr);
  System.out.println(arr[0]);
 }

 public static void change(int[] array) {
  // 将数组的第一个元素变为0
  array[0] = 0;
 }

结果:

1
0

解析:

array 被初始化 arr 的拷贝也就是一个对象的引用,也就是说 array 和 arr 指向的时同一个数组对象。 因此,外部对引用对象的改变会反映到所对应的对象上。

通过 example2 我们已经看到,实现一个改变对象参数状态的方法并不是一件难事。理由很简单,方法得到的是对象引用的拷贝,对象引用及其他的拷贝同时引用同一个对象。

很多程序设计语言(特别是,C++和Pascal)提供了两种参数传递的方式:值调用和引用调用。有些程序员(甚至本书的作者)认为Java程序设计语言对对象采用的是引用调用,实际上,这种理解是不对的。由于这种误解具有一定的普遍性,所以下面给出一个反例来详细地阐述一下这个问题。

example 3

public class Test {

 public static void main(String[] args) {
  // TODO Auto-generated method stub
  Student s1 = new Student("小张");
  Student s2 = new Student("小李");
  Test.swap(s1, s2);
  System.out.println("s1:" + s1.getName());
  System.out.println("s2:" + s2.getName());
 }

 public static void swap(Student x, Student y) {
  Student temp = x;
  x = y;
  y = temp;
  System.out.println("x:" + x.getName());
  System.out.println("y:" + y.getName());
 }
}

结果:

x:小李
y:小张
s1:小张
s2:小李

解析:

交换之前:

交换之后:

通过上面两张图可以很清晰的看出: 方法并没有改变存储在变量 s1 和 s2 中的对象引用。swap方法的参数x和y被初始化为两个对象引用的拷贝,这个方法交换的是这两个拷贝

总结

Java程序设计语言对对象采用的不是引用调用,实际上,对象引用是按值传递的。

下面再总结一下Java中方法参数的使用情况:

一个方法不能修改一个基本数据类型的参数(即数值型或布尔型》

一个方法可以改变一个对象参数的状态。

一个方法不能让对象参数引用一个新的对象。

值传递和引用传递有什么区别

值传递:指的是在方法调用时,传递的参数是按值的拷贝传递,传递的是值的拷贝,也就是说传递后就互不相关了。

引用传递:指的是在方法调用时,传递的参数是按引用进行传递,其实传递的引用的地址,也就是变量所对应的内存空间的地址。传递的是值的引用,也就是说传递前和传递后都指向同一个引用(也就是同一个内存空间)。

以上这篇浅谈从Java中的栈和堆,进而衍生到值传递就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持我们。

时间: 2020-09-16

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