【转】java Reference

 

Java基本功——Reference Reference Java世界泰山北斗级大作《Thinking In Java》切入Java就提出“Everything is Object”。在Java这个充满Object的世界中，reference是一切谜题的根源，所有的故事都是从这里开始的。 Reference是什么？ 如果你和我一样在进入Java世界之前曾经浪迹于C/C++世界，就一定不会对指针陌生。谈到指针，往日种种不堪回首的经历一下子涌上心头，这里不是抱怨的地方，让我们暂时忘记指针的痛苦，回忆一下最初接触指针的甜蜜吧！还记得你看过的教科书中，如何讲解指针吗？留在我印象中的一种说法是，指针就是地址，如同门牌号码一样，有了地址，你可以轻而易举找到一个人家，而不必费尽心力的大海捞针。 C++登上历史舞台，reference也随之而来，容我问个小问题，指针和reference区别何在？我的答案来自于在C++世界享誉盛名的《More Effective C++》。 没有null reference。 reference必须有初值。 使用reference要比使用指针效率高。因为reference不需要测试其有效性。 指针可以重新赋值，而reference总是指向它最初获得的对象 设计选择： 当你指向你需要指向的某个东西，而且绝不会改指向其它东西，或是当你实作一个运算符而其语法需要无法有指针达成，你就应该选择reference。其它任何时候，请采用指针。 这和Java有什么关系？ 初学Java，鉴于reference的名称，我毫不犹豫的将它和C++中的reference等同起来。不过，我错了。在Java中，reference 可以随心所欲的赋值置空，对比一下上面列出的差异，就不难发现，Java的reference如果要与C/C++对应，它不过是一个穿着 reference外衣的指针而已。 于是，所有关于C中关于指针的理解方式，可以照搬到Java中，简而言之，reference就是一个地址。我们可以把它想象成一个把手，抓住它，就抓住了我们想要操纵的数据。如同掌握C的关键在于掌握指针，探索Java的钥匙就是reference。 一段小程序 我知道，太多的文字总是令人犯困，那就来段代码吧！ public class ReferenceTricks {   public static void main(String[] args) {     ReferenceTricks r = new ReferenceTricks();     // reset integer     r.i = 0;     System.out.println("Before changeInteger:" + r.i);     changeInteger(r);     System.out.println("After changeInteger:" + r.i);     // just for format     System.out.println();        // reset integer     r.i = 0;     System.out.println("Before changeReference:" + r.i);     changeReference(r);     System.out.println("After changeReference:" + r.i);   }   private static void changeReference(ReferenceTricks r) {    r = new ReferenceTricks();    r.i = 5;    System.out.println("In changeReference: " + r.i);   }   private static void changeInteger(ReferenceTricks r) {    r.i = 5;    System.out.println("In changeInteger:" + r.i);   }   public int i; } 对不起，我知道，把一个字段设成public是一种不好的编码习惯，这里只是为了说明问题。 如果你有兴趣自己运行一下这个程序，我等你！ OK，你已经运行过了吗？结果如何？是否如你预期？下面是我在自己的机器上运行的结果： Before changeInteger:0 In changeInteger:5 After changeInteger:5 Before changeReference:0 In changeReference: 5 After changeReference:0 这里，我们关注的是两个change——changeReference和changeInteger。从输出的内容中，我们可以看出，两个方法在调用前和调用中完全一样，差异出现在调用后的结果。 糊涂的讲解 先让我们来分析一下changeInteger的行为。 前面说过了，Java中的reference就是一个地址，它指向了一个内存空间，这个空间存放着一个对象的相关信息。这里我们暂时不去关心这个内存具体如何排布，只要知道，通过地址，我们可以找到r这个对象的i字段，然后我们给它赋成5。既然这个字段的内容得到了修改，从函数中返回之后，它自然就是改动后的结果了，所以调用之后，r对象的i字段依然是5。下图展示了changeInteger调用前后内存变化。      Reference +--------+                Reference +--------+     ---------->| i = 0  |               ---------->| i = 5  |                |--------|                          |--------|                | Memory |                          | Memory |                |        |                          |        |                 |        |                          |        |                +--------+                          +--------+     调用changeReference之前              调用changeReferenc之后 让我们把目光转向changeReference。 从代码上，我们可以看出，同changeInteger之间的差别仅仅在于多了这么一句。 r = new ReferenceTricks(); 这条语句的作用是分配一块新的内存，然后将r指向它。 执行完这条语句，r就不再是原来的r，但它依然是一个ReferenceTricks的对象，所以我们依然可以对这个r的i字段赋值。到此为止，一切都是那么自然。      Reference +--------+                          +--------+     ---------->| i = 0  |                          | i = 0  |                |--------|                          |--------|                | Memory |                          | Memory |                |        |                Reference |--------|                 |        |               ---------->| i = 5  |                +--------+                          +--------+     调用changeReference之前              调用changeReferenc之后 顺着这个思路继续下去的话，执行完changeReference，输出的r的i字段，那么应该是应该是新内存中的i，所以应该是5。至于那块被我们抛弃的内存，Java的GC功能自然会替我们善后的。 事与愿违。 实际的结果我们已经看到了，输出的是0。 肯定哪个地方错了，究竟是哪个地方呢？ 参数传递的秘密 知道方法参数如何传递吗？ 记得刚开始学编程那会儿，老师教导，所谓参数，有形式参数和实际参数之分，参数列表中写的那些东西都叫形式参数，在实际调用的时候，它们会被实际参数所替代。 编译程序不可能知道每次调用的实际参数都是什么，于是写编译器的高手就出个办法，让实际参数按照一定顺序放到一个大家都可以找得到的地方，以此作为方法调用的一种约定。所谓“没有规矩，不成方圆”，有了这个规矩，大家协作起来就容易多了。这个公共数据区，现在编译器的选择通常是“栈”，而所谓的顺序就是形式参数声明的顺序。 显然，程序运行的过程中，作为实际参数的变量可能遍布于内存的各个位置，而并不一定要老老实实的呆在栈里。为了守“规矩”，程序只好将变量复制一份到栈中，也就是通常所说的将参数压入栈中。 打起精神，谜底就要揭晓了。 我刚才说什么来着？将变量复制一份到栈中，没错，“复制”！ 这就是所谓的值传递。 C语言的旷世经典《The C Programming Language》开篇的第一章中，谈到实际参数时说，“在C中，所有函数的实际参数都是传‘值’的”。 马上会有人站出来，“错了，还有传地址，比如以指针传递就是传地址”。 不错，传指针就是传地址。在把指针视为地址的时候，是否考虑过这样一个问题，它也是一个变量。前面的讨论中说过了，参数传递必须要把参数压入栈中，作为地址的指针也不例外。所以，必须把这个指针也复制一份。函数中对于指针操作实际上是对于这个指针副本的操作。 Java的reference等于C的指针。所以，在Java的方法调用中，reference也要复制一份压入堆栈。在方法中对reference的操作就是对这个reference副本的操作。 谜底揭晓 好，让我们回到最初的问题上。 在changeReference中对于reference的赋值实际上是对这个reference的副本进行赋值，而对于reference的本尊没有产生丝毫的影响。 回到调用点，本尊醒来，它并不知道自己睡去的这段时间内发生过什么，所以只好当作什么都没发生过一般。就这样，副本消失了，在方法中对它的修改也就烟消云散了。 也许你会问出这样的问题，“听了你的解释，我反而对changeInteger感到迷惑了，既然是对于副本的操作，为什么changeInteger可以运作正常？” 呵呵，很有趣的大脑短路现象。 好，那我就用前面的说法解释一下changeInteger的运作。 所谓复制，其结果必然是副本完全等同于本尊。reference复制的结果必然是两个reference指向同一块内存空间。 虽然在方法中对于副本的操作并不会影响到本尊，但对内存空间的修改确实实实在在的。 回到调用点，虽然本尊依然不知道曾经发生过的一切，但它按照原来的方式访问内存的时候，取到的确是经过方法修改之后的内容。 于是方法可以把自己的影响扩展到方法之外。