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Java 类型、引用与值传递

Java 方法调用只有值传递。理解这句话，需要先分清变量保存的值、对象本身，以及多个引用指向同一个对象时发生的共享修改。

1. Java 变量保存什么​

Java 的类型分为基本类型和引用类型。两类变量保存的内容不同，但赋值和传参遵循同一条规则：复制变量当前保存的值。

1.1 基本类型变量保存具体的值​

int、long、double、boolean 等基本类型变量直接保存对应类型的值：

int original = 101;
int copied = original;

copied = 202;

System.out.println(original); // 101
System.out.println(copied);   // 202

执行 int copied = original 时，整数 101 被复制给了 copied。之后修改 copied，不会影响 original。

1.2 引用类型变量保存引用值​

对象由 new 创建，引用类型变量保存一个指向该对象的引用值，也可以保存 null：

User first = new User("Lin");
User second = first;

second.setName("Asuka");

System.out.println(first.getName()); // Asuka

执行 User second = first 时，被复制的是 first 保存的引用值。first 和 second 是两个变量，但它们指向同一个 User 对象。通过其中任意一个引用修改对象，另一个引用随后都会看到变化。

变量、引用与对象
  • first 和 second 是两个独立变量。
  • 两个变量保存了相同的引用值。
  • 两个引用指向同一个对象，所以对象状态是共享的。

不要把“引用”直接等同于对象，也不要依赖“基本类型一定在栈上、对象一定在堆上”来解释语言语义。JVM 可以优化对象和变量的实际存储方式，而赋值与传参规则不会因此改变。

2. 赋值复制变量当前的值​

引用变量重新赋值，不会改变另一个变量保存的引用：

User first = new User("Lin");
User second = first;

second = new User("Asuka");

System.out.println(first.getName());  // Lin
System.out.println(second.getName()); // Asuka

前两行执行后，两个变量指向同一个对象。second = new User("Asuka") 随后只替换了 second 保存的引用值，first 仍然指向原来的对象。

可以用下面这组关系区分“修改对象”和“修改变量”：

操作被修改的内容其他引用是否能看到变化
second.setName("Asuka")共享对象的字段能
second = new User("Asuka")second 变量保存的引用值不能

3. 方法调用始终传递值​

每次调用方法，Java 都会为形参创建一个新的变量，再使用实参的值初始化它。实参是基本类型时，复制具体的值；实参是引用类型时，复制引用值。

3.1 修改形参不会修改调用方变量​

static void increase(int number) {
    number++;
}

int count = 1;
increase(count);

System.out.println(count); // 1

increase 中的 number 是新的局部变量。它最初保存 count 的值 1，但 number++ 只修改这个局部副本。

引用类型也是一样：

static void replace(User user) {
    user = new User("Asuka");
}

User account = new User("Lin");
replace(account);

System.out.println(account.getName()); // Lin

replace 收到的是 account 中引用值的副本。让形参 user 指向新对象，不会替换 account 保存的引用。

3.2 通过形参修改对象会被调用方看到​

static void rename(User user) {
    user.setName("Asuka");
}

User account = new User("Lin");
rename(account);

System.out.println(account.getName()); // Asuka

user 和 account 保存的是两个相同的引用值，因此它们指向同一个对象。rename 没有改变调用方的变量，而是修改了双方共同指向的对象。

这也是“传入对象后修改字段仍然可见”的原因。可见的是共享对象的变化，不是形参对实参变量的反向赋值。

4. 常见问题​

4.1 Java 有没有引用传递​

没有。引用传递意味着方法拿到调用方变量本身，可以把调用方的变量改为指向另一个对象。Java 方法只能拿到引用值的副本，不能直接替换调用方变量中保存的引用。

下面的交换方法因此无效：

static void swap(User left, User right) {
    User temporary = left;
    left = right;
    right = temporary;
}

User first = new User("Lin");
User second = new User("Asuka");
swap(first, second);

System.out.println(first.getName());  // Lin
System.out.println(second.getName()); // Asuka

swap 只交换了两个形参变量保存的引用值。方法返回以后，这两个局部变量随之失效，调用方的 first 和 second 没有改变。

4.2 数组作为参数时是否也是值传递​

是。数组是对象，数组变量保存引用值。方法可以通过复制得到的引用修改同一个数组，但不能替换调用方保存的数组引用：

static void update(int[] values) {
    values[0] = 101;
    values = new int[] {202};
}

int[] numbers = {1};
update(numbers);

System.out.println(numbers[0]); // 101

values[0] = 101 修改了共享数组。后面的重新赋值只让局部变量 values 指向新数组，所以调用方仍然持有原来的数组。

4.3 String 为什么看起来像基本类型​

String 是引用类型，传参时复制的仍然是引用值。区别在于 String 不可变，所有看起来像“修改字符串”的操作都会得到一个新对象或另一个已有对象：

static void append(String value) {
    value = value + " 101";
}

String title = "Coding";
append(title);

System.out.println(title); // Coding

方法中的拼接结果只赋给局部变量 value，没有改变调用方的 title。

4.4 方法怎样返回多个修改结果​

不要试图通过重新赋值多个参数带回结果。可以返回一个明确的结果对象、记录类型或集合：

record Range(int min, int max) {}

static Range normalize(int first, int second) {
    return first <= second
        ? new Range(first, second)
        : new Range(second, first);
}

这种写法能直接表达方法产生了什么结果，也不会依赖调用方与方法共享可变对象。

5. 面试题​

这一节用于检查是否能够从“复制变量的值”推导出代码结果。先用自己的话回答，再展开参考回答核对概念。

5.1 Java 是值传递还是引用传递​

出现公司：腾讯、网易、美团

考察重点

  • 基本类型值与引用值分别是什么。
  • 方法形参与调用方变量是不是同一个变量。
  • 为什么修改对象字段可见，而重新给形参赋值不可见。

相关内容：第 1 节“Java 变量保存什么”、第 3 节“方法调用始终传递值”。

参考回答

Java 只有值传递。调用方法时，每个形参都是一个新变量，由对应实参当前保存的值初始化。基本类型参数复制具体的值，引用类型参数复制引用值。

引用值复制以后，形参和实参可以指向同一个对象，所以通过形参修改对象字段，调用方能够看到变化。但给形参重新赋值只会改变局部变量保存的引用，不会替换调用方变量中的引用。这两种结果都符合值传递。

5.2 下面两个方法为什么产生不同结果​

static void rename(User user) {
    user.setName("Asuka");
}

static void replace(User user) {
    user = new User("Asuka");
}

出现公司：哈啰数科

考察重点

  • 区分对象状态修改与引用变量重新赋值。
  • 能否画出调用前后形参、实参与对象之间的关系。
  • 是否误把“能修改对象”当成引用传递。

相关内容：第 2 节“赋值复制变量当前的值”、第 3 节“方法调用始终传递值”。

参考回答

调用两个方法时，形参最初都保存了调用方引用值的副本。rename 通过这个引用修改双方共同指向的对象，因此调用方能够看到对象名称变化。

replace 只是把形参改为指向另一个对象。形参与实参是两个变量，修改形参保存的引用值不会影响调用方，所以调用方仍然指向原来的对象。

参考资料
  1. Java Language Specification：Types, Values, and Variables
  2. Java Language Specification：Method Invocation Contexts
  3. Java Language Specification：Run-Time Evaluation of Method Invocation