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面试官刁难:Java 字符串可以引用传递吗?

Java

老读者都知道了,六年前,我从苏州回到洛阳,抱着一幅“海归”的心态,投了不少简历,也“约谈”了不少面试官,但仅有两三个令我感到满意。其中有一位叫老马,至今还活在我的手机通讯录里。他当时扔了一个面试题把我砸懵了:Java 字符串可以引用传递吗?
我当时二十三岁,正值青春年华,从事 Java 编程已有 N 年经验(N < 4),自认为所有的面试题都能对答如流,结果没想到啊,被“刁难”了——原来洛阳这块互联网的荒漠也有技术专家啊。现在回想起来,脸上不自觉地泛起了羞愧的红晕:主要是自己当时太菜了。不管怎么说,是时候写篇文章剖析一下字符串是否可以引用传递了。
对于绝大多数的初级程序员或者说不重视“内功”的老鸟来说,往往停留在“知其然不知其所以然”的层面上——会用,略知一二,但要求他把问题说清楚的时候,就只能挠挠头双手一摊一张问号脸了。
好了,让我们来步入正题。先来看一段有趣但令人困惑的代码片段吧。
从代码的字面逻辑来看,程序应该输出“沉默王三”,但事与愿违,程序输出的结果却是“沉默王二”。change 方法做的是无用功,因为 String 是值传递而不是引用传递。引用传递可以在被调用的方法中对实参进行修改,但值传递却不可以。为什么呢?
x 存储的是一个引用,该引用指向内存中的“沉默王二”字符串对象。当我们把 x 作为参数传递给 change 方法时,x 仍然指向的是内存中“沉默王二”字符串,就像下面这幅图表达的意思一样。
面试官刁难:Java 字符串可以引用传递吗?

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那么问题来了。正因为 Java 是值传递,x 的值是“沉默王二”的引用。那么当 change 方法被调用的时候,x 不是刚好指向了内存中新创建的字符串对象“沉默王三”了吗?就像下面这幅图表达的意思那样。
面试官刁难:Java 字符串可以引用传递吗?

面试官刁难:Java 字符串可以引用传递吗?
哦,看起来是一个很完美的解释,对吧?但这样的解释存在一些问题。
当字符串“沉默王二”被创建的时候,Java 会在内存中申请一小段空间,用来存储这个字符串对象。然后呢,把对象的引用指向了变量 x,也就是说,变量 x 实际上存储的是对象的引用(对象在内存中存储的地址)。
我相信大家对上面这一点(对象和对象引用)已经完全理解了。
关键的点来了。当变量 x 作为参数(实参)传递给 change 方法时,实际上传递的是 x 的一个拷贝(形参)。在 change 方法中,形参 x 起先引用的也是“沉默王二”这个对象,当执行 x = “沉默王三” 的时候,会在内存中创建新的字符串“沉默王三”,然后形参 x 不再引用“沉默王二”这个对象了,改为引用“沉默王三”这个对象了。但实参 x 呢?并没有发生任何的改变!就像下面这幅图一样。
面试官刁难:Java 字符串可以引用传递吗?

面试官刁难:Java 字符串可以引用传递吗?
假如我们真的需要改变字符串呢?那就不能使用 String 类了,最好使用 StringBuilder,来撸一串代码吧。
上述代码会输出“沉默王三”,但假如我们使用 new 关键字重新对形参 x 进行赋值,就无济于事。
程序输出的结果仍然是“沉默王二”,原因其实和 String 一样,change 方法在内存中创建了新的字符串“沉默王三”,然后形参 x 不再引用“沉默王二”这个对象,改为引用“沉默王三”这个对象了。但实参 x 并没有任何改变。
看到这,有些读者可能更疑惑了。x = new StringBuilder(“沉默王三”) 不可以改变实参,而 x.delete(3,4).append(“三”) 却可以,为什么?为什么?为什么?为什么呢?
不要着急,我们来分析一下 delete 方法的源码。
其中 value 是一个字符数组,用来存储字符序列;count 用来表示字符序列中实际有效的字符数量。
当 count -= len 执行之前,value 的字符内容为“沉默王二”,count 为 4。我是怎么知道的呢?通过 IDEA 的 debug 视图,截图为证。
面试官刁难:Java 字符串可以引用传递吗?

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当 count -= len 执行之后,value 的字符内容仍然为“沉默王二”,但 count 变成了 3。
面试官刁难:Java 字符串可以引用传递吗?

面试官刁难:Java 字符串可以引用传递吗?
当鼠标停留在 this 上时,此时的字符内容为“沉默王”,也就意味着 x 当前的字符内容为“沉默王”。同样的,当我们在 append 方法上进行 debug 的时候,也可以观察到字符串发生变化的细节。
面试官刁难:Java 字符串可以引用传递吗?

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当 append 方法执行结束后,此时形参 x 的字符内容为“沉默王三”。
面试官刁难:Java 字符串可以引用传递吗?

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当 change 方法执行完后,此时实参 x 的字符内容为“沉默王三”。
面试官刁难:Java 字符串可以引用传递吗?

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通过上面的源码分析,大家应该会发现另外一个事实:x 对象始终是“StringBuilder@512”,这意味着什么呢?一图胜千言,画个图大家一看就明白了。
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由于形参 x 和实参 x 引用的都是同一个对象,那么 change 方法执行结束后,实参 x 的字符内容自然也就发生了变化。
综上所述:Java 字符串不是引用传递而是值传递;更进一步的说,Java 只有值传递,没有引用传递。
遥想公瑾当年,小乔初嫁了,雄姿英发。
羽扇纶巾,谈笑间,樯橹灰飞烟灭。
故国神游,多情应笑我,早生华发。
哎,后悔啊,早年我要是能把这道面试题吃透的话,也不用被老马刁难了。另外,我想要告诉大家的是,作为程序员,我们千万不要轻视这些基础的知识点。因为基础的知识点是各种上层技术共同的基础,只有彻底地掌握了这些基础知识点,才能更好地理解程序的运行原理,做出更优化的产品。
好了,各位读者朋友们,以上就是本文的全部内容了。能看到这里的都是最优秀的程序员,升职加薪就是你了。

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