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Java 函数调用是传值还是传引用? 从字节码角度来看看!

码农翻身  · 公众号  · 程序员  · 2017-06-09 17:34

正文

本文是网友KailunTalk文章的精简版, 他从字节码的角度解释了Java 函数调用中传递参数的方式, 充分体现了一个程序员深度挖掘,了解底层的精神, 原文地址:https://my.oschina.net/kailuncen/blog/915043


1传值还是传地址?


少废话,先看代码:



function1会把车的颜色改为blue

function2 创建了一个新的黑色的车car2, 并且把新车赋值给了输入参数car。


继续看测试类TestReference



经过process.function1的处理后,输出结果是:



这是很容易理解的, 车的颜色从red被改成了blue。


如果修改一下TestReference, 让它去调用process.function2(car) , 会有什么效果呢? 有经验的程序员可能立刻就能给出答案:



在main函数中的那个红色的车根本没有受到影响。


为什么会这样呢?  其实在Java函数调用的过程当中,对于对象类型的参数,Java传递的是这个对象引用的copy,   这个引用的copy和原引用都指向堆上的同一个对象。


在function1中, 虽然使用的是原有引用的copy,但是操作的却是堆中的对象, 于是把这个颜色值改成了blue .


在function2中把这个copy指向了新对象 car2, 那main函数中原有的引用呢? 还是指向堆中的老的对象, 所以没有改变。


2如何实现函数调用


理解到这里,一般来说就够了,但是对于一个刨根问底人,肯定要继续挖掘一下,深入到字节码层次去看看。


首先得理解一下JVM是怎么实现函数调用的, 其实也很简单,JVM把每个函数都封装成一个叫做“帧(Frame)”的东西, 在这个Frame当中,最重要的两个东西就是局部变量表和操作数栈。



Java 的计算都是基于栈, 在函数执行过程中会不停地入栈、出栈,计算。 有些中间结果和局部变量就会暂时存放到局部变量表中。


那当main函数调用function2的时候会是什么状况呢?


首先,main函数的Frame 会作为一个元素被压入JVM的栈中(又是栈! 所以函数帧通常称为栈帧), function2的栈帧也会作为一个元素压入栈中:



执行完function2 以后,它的栈帧就会退出,接着执行main函数。


3深入字节码


接下来就有难度了,需要深入字节码了。


先使用javap -verbose TestReference.class , 在输出的结果中能看到main函数的各种信息:


(点击看大图)


虽然很长,但每行字节码后面有注释, 能大概看个明白。


第0行:创建Process对象

第7行:astore_1 ,把process对象的引用放到了索引为1的局部变量表中


第8-14行:创建了Car 对象(颜色为red)

第17行:astore_2, 把car对象的引用放到了索引为2的局部变量表中


第25行: aload_1, 把局部变量表中索引为1的对象引用(process对象)放到了操作数栈的栈顶

第26行: aload_2, 又把局部变量表中索引为2的对象引用(car 对象)放到了操作数栈的栈顶


(备注:上面说第x行是为了方便,其实是不正确的,正确的说法是偏移量)


到第26行为止,main函数栈帧是这样的:



图中的 prcess ref , car ref 表示对两个对象的引用


可能有人要问了,为什么要把car ref, process ref 放到栈顶呢?


还是那句话,java 是基于栈来执行的,由于function2需要两个参数,一个是this(就是process ref) ,一个是car (car ref) ,所以需要把他们两个家伙放到栈顶,形成新栈帧的时候会把他俩传递过去, 并且把这个两个值从栈中清除。


关键的一步来了, 第27行,调用function2!


Java函数栈变成这个样子了:



注意局部变量表, 从main中复制过来两个值,一个是this(process ref) 另外一个就是 car ref。


main 的frame还在,只是我们没画出来。


再看看function2的代码:



第0-6 行: 创建了一个新的car 对象(颜色为black), 暂时记做car2 ref

第9行: astore_2 , 把car2 ref 存放到了局部变量表的索引为2的位置

第10行:aload_2,  把car 2 ref 放到了栈顶

第11行: astore_1 , 关键的一行, 把 car2 ref 放到了索引为1的位置, 相当于把传递进来的参数car ref 给覆盖掉了



现在请问: 在main 栈帧局部变量表中的 car ref受到影响了吗?


答案肯定是:没有!


当function2 执行完, 从JVM栈中退出,接着执行main frame:



car ref 所指向的仍然那个有着red 颜色的对象 ,  没有任何变化 !


这篇文章没有涉及基本类型,实际上也是类似的, 总结一下就是:Java 的参数传递,是通过Copy参数的值来进行的,这个值可能是一个基本类型, 也可能是一个引用。


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