为什么 Java 中只有值传递?

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2021年11月23日约 1560 字大约 5 分钟

开始之前,我们先来搞懂下面这两个概念:

  • 形参&实参
  • 值传递&引用传递

形参&实参

方法的定义可能会用到 参数(有参的方法),参数在程序语言中分为:

  • 实参(实际参数,Arguments) :用于传递给函数/方法的参数,必须有确定的值。
  • 形参(形式参数,Parameters) :用于定义函数/方法,接收实参,不需要有确定的值。
String hello = "Hello!";
// hello 为实参
sayHello(hello);
// str 为形参
void sayHello(String str) {
    System.out.println(str);
}

值传递&引用传递

程序设计语言将实参传递给方法(或函数)的方式分为两种:

  • 值传递 :方法接收的是实参值的拷贝,会创建副本。
  • 引用传递 :方法接收的直接是实参所引用的对象在堆中的地址,不会创建副本,对形参的修改将影响到实参。

很多程序设计语言(比如 C++、 Pascal )提供了两种参数传递的方式,不过,在 Java 中只有值传递。

为什么 Java 只有值传递?

为什么说 Java 只有值传递呢? 不需要太多废话,我通过 3 个例子来给大家证明。

案例1:传递基本类型参数

代码:

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);
}

输出:

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

解析:

swap() 方法中,ab 的值进行交换,并不会影响到 num1num2。因为,ab 的值,只是从 num1num2 的复制过来的。也就是说,a、b 相当于 num1num2 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,请看案例2。

案例2:传递引用类型参数1

代码:

	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;
	}

输出:

1
0

解析:

看了这个案例很多人肯定觉得 Java 对引用类型的参数采用的是引用传递。

实际上,并不是的,这里传递的还是值,不过,这个值是实参的地址罢了!

也就是说 change 方法的参数拷贝的是 arr (实参)的地址,因此,它和 arr 指向的是同一个数组对象。这也就说明了为什么方法内部对形参的修改会影响到实参。

为了更强有力地反驳 Java 对引用类型的参数采用的不是引用传递,我们再来看下面这个案例!

案例3 :传递引用类型参数2

public class Person {
    private String name;
   // 省略构造函数、Getter&Setter方法
}

public static void main(String[] args) {
    Person xiaoZhang = new Person("小张");
    Person xiaoLi = new Person("小李");
    swap(xiaoZhang, xiaoLi);
    System.out.println("xiaoZhang:" + xiaoZhang.getName());
    System.out.println("xiaoLi:" + xiaoLi.getName());
}

public static void swap(Person person1, Person person2) {
    Person temp = person1;
    person1 = person2;
    person2 = temp;
    System.out.println("person1:" + person1.getName());
    System.out.println("person2:" + person2.getName());
}

输出:

person1:小李
person2:小张
xiaoZhang:小张
xiaoLi:小李

解析:

怎么回事???两个引用类型的形参互换并没有影响实参啊!

swap 方法的参数 person1person2 只是拷贝的实参 xiaoZhangxiaoLi 的地址。因此, person1person2 的互换只是拷贝的两个地址的互换罢了,并不会影响到实参 xiaoZhangxiaoLi

引用传递是怎么样的?

看到这里,相信你已经知道了 Java 中只有值传递,是没有引用传递的。 但是,引用传递到底长什么样呢?下面以 C++ 的代码为例,让你看一下引用传递的庐山真面目。

#include <iostream>

void incr(int& num)
{
    std::cout << "incr before: " << num << "\n";
    num++;
    std::cout << "incr after: " << num << "\n";
}

int main()
{
    int age = 10;
    std::cout << "invoke before: " << age << "\n";
    incr(age);
    std::cout << "invoke after: " << age << "\n";
}

输出结果:

invoke before: 10
incr before: 10
incr after: 11
invoke after: 11

分析:可以看到,在 incr 函数中对形参的修改,可以影响到实参的值。要注意:这里的 incr 形参的数据类型用的是 int& 才为引用传递,如果是用 int 的话还是值传递哦!

为什么 Java 不引入引用传递呢?

引用传递看似很好,能在方法内就直接把实参的值修改了,但是,为什么 Java 不引入引用传递呢? 注意:以下为个人观点看法,并非来自于 Java 官方:

  1. 出于安全考虑,方法内部对值进行的操作,对于调用者都是未知的(把方法定义为接口,调用方不关心具体实现)。你也想象一下,如果拿着银行卡去取钱,取的是 100,扣的是 200,是不是很可怕。
  2. Java 之父 James Gosling 在设计之处就看到了 C、C++ 的许多弊端,所以才想着去设计一门新的语言 Java。在他设计 Java 的时候就遵循了简单易用的原则,摒弃了许多开发者一不留意就会造成问题的“特性”,语言本身的东西少了,开发者要学习的东西也少了。

总结

Java 中将实参传递给方法(或函数)的方式是 值传递

  • 如果参数是基本类型的话,很简单,传递的就是基本类型的字面量值的拷贝,会创建副本。
  • 如果参数是引用类型,传递的就是实参所引用的对象在堆中地址值的拷贝,同样也会创建副本。

参考