重新理解Java -- 类型、值、对象、参数传递

Java的类型、值、对象以及值传递，常常是众多面试官喜欢混淆的概念之一。自以为有清晰了解的童鞋们，也常常在面试官的妖言之下就迷失方向，而笔者就是其中一个。为此，笔者翻看了The Java Language Specification (Third Edition)，看看Java之父是怎么解释的。

这篇文章介绍了Java的类型与值，简单介绍了对象。在这些的基础之上，最后描述了Java的参数传递机制。

众所皆知，Java是个强类型语言(Strongly Typed Language)。在编译时刻，每一个值都有清晰的类型。这点是与许多弱类型语言(如Python)所不同的，而与C/C++则是一致的。这些类型的确定，也同时确定了与之相关的操作与操作符的定义。

类型与值：

首先从值与变量开始说起：

Java的类型(Type)分为2个类别：基本类型(primitive types)、引用类型(reference types)。

基本类型有：boolean, byte, short, int, long, char, float, double，即boolean以及各种数值类型

在JLS中，对基本值的描述不多，也没有太多的分析价值，不过与对象做对比的话还是能看出一些东西的：

基本值，不与其他的基本值共享状态。基本类型的变量保持着与其基本值一致的类型。基本类型变量的值只能由赋值操作来改变（包括自增"++"和自减"--"操作符）。

原文：Primitive values do not share state with other primitive values. A variable whose type is a primitive type always holds a primitive value of that same type. The value of a variable of primitive type can be changed only by assignment operations on that variable (including increment and decrement operators).

引用类型分为：类类型(class types)、接口类型(interface types)、数组类型(array types)、空类型(null type)

引用值 (reference values)，是指向对象的指针(或是不指向任何对象的空指针)

是的，Java中的引用值，也只是对指针的一种封装，并没有从根本上消除指针的概念。这种封装，杜绝了野指针(wild pointer)，但并没有杜绝空值，所以才存在java.lang.NullPointerException例外。

对象：

相应的，看看类型所指向的“对象”：

一个对象(Object)，是一个类实现或一个数组。

类实现、数组分别由其产生式(creation expression)显式生成。只有下面这些情况下，他们会隐式生成：

1.在"非常量的字符串表达式"中使用+操作符，这会产生String类型的对象

2.在数组初始化表达式中

3.Boolean, Byte, Short, Character, Integer, Long, Float, Double的装箱转换中。

同一个对象可能有多个引用。多个当一个对象被修改时，他的所有的引用都会被影响。

java.lang.Object是所有其他类的超类，事实上，数组也继承Object，也就是说：

所有的对象(object)都实现Object或其衍生类。

特别的，有一些类被设计成"不变的"(constant)。这意味的这个类的实现对象一旦被生成，它的内容就不再发生变化。String就是一个经典的例子。

参数传递机制：

有了上面这些基础，是时候切入正题了：Java的（方法中的）参数传递机制

首先先介绍一下常用的传递机制：（参考自《编译原理》第二版 1.6.6）

值调用（按值传递 call-by-value）：

调用时，先对参数进行求值(如果它是表达式)或拷贝(如果它是变量)。... 值调用的效果，被调用过程所做的所有有关形式参数的计算都局限于这个过程，相应的实在参数本身不会改变。

引用调用 （按引用传递 call-by-reference）：

调用时，把实在参数的地址作为相应的形式参数传递给被调用者。在被调用者的代码中使用形式参数时，实现方法是沿着这个指针找到调用者指明的内存位置。因此，改变形式参数看起来就像是改变了实在参数一样。

另外还有一种“名调用”，在今天已经被忽略了，于是就不描述了。从上面的描述文字中，可以看到，对于基本值，Java表现出按值传递的特性，而对于引用值，Java表现出引用调用的特性，那么，Java是值调用？引用调用？还是两者的混合？

Java是参数传递机制是：值调用。对于原生值，Java拷贝了这个原生值；而对于引用值，Java同样拷贝了这个引用值。如前面所说，引用值是指向对象的指针，所以，传递引用值时，Java拷贝了所引用对象的指针，而被调用方法的形式参数就是这个指针。

所以，在Java的方法中，对引用值的形式参数的内部操作可以直接操作到这个对象，而当你修改引用值本身时，你修改的只是指针，这个引用值就不再指向实际参数所指向的对象，对它的修改就无效了。

简单的举个小例子：

//Test.javaclass Test{  public int i;  public Test(int num){i=num;}  public static void fun1(Test t){t=new Test(1);}  public static void fun2(Test t){t.i=2;}}

与之等效的C++代码（C++默认使用值调用的参数传递方式）：

//test.cppclass Test{public:  int i;  Test(int num){i=num;}  static void fun1(Test* t) {t=new Test(1);}  static void fun2(Test* t) {t->i=2;} };

两例中，fun1都不修改传入的参数所指的实例t的属性，而fun2都修改了它。在Java中，fun1结束后新对象会被gc回收，而C++中，fun1则产生了内存泄漏。

小结：

Java的类型(Type)分为2个类别：基本类型(primitive types)、引用类型(reference types)。

基本类型即boolean以及各种数值类型。

引用类型分为：类类型(class types)、接口类型(interface types)、数组类型(array types)、空类型(null type)

引用值 (reference values)，是指向对象的指针(或是不指向任何对象的空指针)

一个对象(Object)，是一个类实现或一个数组。

Java是参数传递机制是：值调用。引用值的传递，实际上拷贝和传递了一个指针。