一道Java面试题引发的思考

封面

转载请注明出处:https://www.jianshu.com/p/33aced10f4c8

本文出自 容华谢后的博客

0.写在前面

这两天做了一道常见的Java面试题,毫无悬念的做错了,在运行出正确答案之后,发现以自己的知识储备竟然无法完整的解释为什么,十分惭愧,于是有了这篇文章,对其进行总结反思。

人生啊

1.题目

先看下题目:

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        String str = "hello";
        change(str);
        System.out.println(str);

        A a = new A("hello");
        change(a);
        System.out.println(a.str);

        A a1 = new A("hello");
        change1(a1);
        System.out.println(a1.str);
    }

    private static void change(String str) {
        str = "changed";
    }

    private static void change(A a) {
        a = new A("changed");
    }

    private static void change1(A a1) {
        a1.str = "changed";
    }
}

class A {
    public String str;

    public A(String str) {
        this.str = str;
    }
}

运行结果为:

hello
hello
changed

后面两个还能理解,形参、实参、值传递、引用传递啥的一混合,还能说得过去,可是第一个为什么是hello呢,str不是被重新赋值了吗,怎么打印的还是原来的值。

在经历了上面的疑惑之后,一顿百度,额不对,谷歌之后,发现对下面这些概念了解的还不是很透彻:

  • 什么是栈内存、堆内存,它们有什么区别?

  • 初始化一个基本类型数据或者一个对象在内存中是如何进行的?

  • 什么是值传递、引用传递,它们有什么区别?

  • String类型的数据存放在内存的什么区域?

  • String str = “a”; 和 String str = new String("a"); 在内存分配上有什么区别?

带着这些疑问,一起往下看。

2.栈内存、堆内存

栈内存(stack)

在函数中定义的一些基本类型的变量(byte、short、int、long、float、double、boolean、char)和对象的引用变量(Object obj = new Object(); obj为引用变量)都在函数的栈内存中分配。

当在一段代码块中定义一个变量时,Java就在栈中为这个变量分配内存空间,当超过变量的作用域后,Java会自动释放掉为该变量所分配的内存空间,该内存空间可以立即被另作他用。

栈内存的优势是,存取速度比堆要快,仅次于寄存器,栈内存数据可以共享。但缺点是,存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的,缺乏灵活性。

堆内存(heap)

由new创建的对象和数组(数组new不new都可以)存放在堆内存中,堆中分配的内存由JVM垃圾回收机制进行管理。

在堆内存中存储的对象或数组,可以在栈内存中对应一个引用变量,引用变量的取值为对象或数组在堆内存中的首地址,程序可以通过栈内存的引用变量来对数组或对象进行操作。

Object obj = new Object(); obj为引用变量,可以通过obj变量操作Object。

3.基本类型数据、对象的内存分配

基本类型数据

int a = 1;
int b = 1;
int c = 2;
变量

步骤分析:

  • 1.在栈内存中创建一个变量名为a的引用,然后查找栈内存中是否存在1这个值,未找到,将1存入栈内存并将变量a指向1。

  • 2.在栈内存中创建一个变量名为b的引用,然后查找栈内存中是否存在1这个值,找到了,将变量b指向1。

  • 3.在栈内存中创建一个变量名为c的引用,然后查找栈内存中是否存在2这个值,未找到,将2存入栈内存并将变量c指向2。

在上述步骤可以看到,栈内存中的数据是可以共享的,虽然数据是共享的,但是变量b的修改,并不会影响到变量a。

对象

Object obj = new Object();
对象

步骤分析:

  • 1.在栈内存中创建一个变量名为obj的引用。

  • 2.在堆内存中创建一个Object对象,堆内存会自动计算Object对象的首地址值,假设为0x0001。

  • 3.栈内存中的变量obj指向堆内存中Object对象的首地址0x0001。

4.值传递、引用传递

先来说说形参和实参,看下面一段代码:

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        int a = 0;
        fun(a);
    }

    public static void fun(int a) {
        a = 1;
    }
}

其中,fun(int a)中的a,它只有在fun方法被调用期间a才有意义,也就是会被分配内存空间,在fun方法执行完成后,a就会被销毁释放空间,这个a为形参

fun(a)中的a,它是方法被调用前就已经被初始化了的,并且在方法被调用时传入,这个a为实参

了解完了形参和实参,我们再来说值传递和引用传递:

值传递:

在方法的执行过程中,实参把它的实际值传递给形参,此传递过程就是将实参的值复制一份传递到函数中,这样如果在函数中对该值(形参的值)进行了操作,将不会影响实参的值。

java的八种基本数据类型或者String、Integer、Double作为参数时,可以理解为值传递,修改形参不会影响实参。

引用传递:

在方法的执行过程中,形参和实参的内容相同,指向堆内存中的同一块内存地址,也就是说操作的其实都是源数据,修改形参会影响实参。

java的类类型、接口类型和数组作为参数时,可以理解为引用传递,修改形参会影响实参。

注意:上述关于值传递和引用传递的概念,只是我的个人观点,在查阅了大量的资料之后,发现大家对【Java是否存在引用传递】这一概念众说纷纭,结论更倾向于Java只有值传递,没有引用传递。

其中,下面这篇文章,我觉得是写的比较好的,可以参考下:

Java 到底是值传递还是引用传递? - Intopass的回答 - 知乎
https://www.zhihu.com/question/31203609/answer/50992895

5.String类型

String类型十分特殊,它不属于基本数据类型,但又可以像基本数据类型一样用 = 赋值,还可以通过 new 进行创建,一起来看看两种创建方式在内存中有什么区别。

String str = “a”;

String str = “a”;

步骤分析:

  • 1.在栈内存中创建一个变量名为str的引用。

  • 2.在常量池中查找是否有字符串a,没有找到,创建一个字符串a。

  • 3.栈内存中的变量str指向常量池中的字符串a。

String str = new String("a");

String str = new String("a");

步骤分析:

  • 1.在栈内存中创建一个变量名为str的引用。

  • 2.在堆内存中创建一个String对象,堆内存会自动计算String对象的首地址值,假设为0x0001。

  • 3.栈内存中变量str指向堆内存中String对象的首地址0x0001。

  • 4.String对象首先到常量池中查找有没有字符串a,如果有则指向字符串a,如果没有则创建。

6.解题分析

在学习了上面的知识之后,我们再回过头来分析一下这道面试题:

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // A
        String str = "hello";
        change(str);
        System.out.println(str);

        // B
        A a = new A("hello");
        change(a);
        System.out.println(a.str);

        // C
        A a1 = new A("hello");
        change1(a1);
        System.out.println(a1.str);
    }

    private static void change(String str) {
        str = "changed";
    }

    private static void change(A a) {
        a = new A("changed");
    }

    private static void change1(A a1) {
        a1.str = "changed";
    }
}

class A {
    public String str;

    public A(String str) {
        this.str = str;
    }
}

以A、B、C标识三段逻辑,分别来看下:

  • A:
A

步骤分析:

  • 1.在栈内存中创建一个变量名为str(实参)的引用。

  • 2.在常量池中查找字符串hello,没有找到,创建一个字符串hello。

  • 3.栈内存中的变量str(实参)指向常量池中的字符串hello。

  • 4.在栈内存中创建一个变量名为str(形参)的引用。

  • 5.在常量池中查找字符串changed,没有找到,创建一个字符串changed。

  • 6.栈内存中的变量str(形参)指向常量池中的字符串changed。

此时打印实参str的值,输出hello

  • B:
B
  • 1.在栈内存中创建一个变量名为a(实参)的引用。

  • 2.在堆内存中创建一个String对象,地址为0x0001,引用变量a(实参)指向此地址。

  • 3.String对象首先到常量池中查找有没有字符串hello,没有找到,在常量池中创建字符串hello并指向它。

  • 4.在栈内存中创建一个变量名为a(形参)的引用,指向0x0001地址。

  • 5.在堆内存中创建一个String对象,地址为0x0011,引用变量a(形参)指向此地址,不再指向0x0001地址。

  • 6.String对象首先到常量池中查找有没有字符串changed,没有找到,在常量池中创建字符串changed并指向它。

此时打印实参a中的值,输出hello

  • C:
C
  • 1.在栈内存中创建一个变量名为a1(实参)的引用。

  • 2.在堆内存中创建一个String对象,地址为0x0001,引用变量a1(实参)指向此地址。

  • 3.String对象首先到常量池中查找有没有字符串hello,没有找到,在常量池中创建字符串hello并指向它。

  • 4.在栈内存中创建一个变量名为a1(形参)的引用,指向0x0001地址。

  • 5.String对象首先到常量池中查找有没有字符串changed,没有找到,在常量池中创建字符串changed并指向它,不再指向字符串hello。

此时打印实参a中的值,输出changed

7.写在最后

到这里,关于这道Java面试题的总结就完成了,关联的东西还不少,如果遇到问题或者有错误的地方,可以给我留言,谢谢!

推荐阅读更多精彩内容