浅谈从Java中的栈和堆,进而衍生到值传递

简述Java中的栈和堆，变量和对象的地址存放和绑定机制

初学java的小白，很多人都搞不清楚java中堆和栈的概念，我们都知道计算机只能识别二进制字节码文件，如果分不清楚对象和变量在内存的地址分配，也就是堆和栈的问题，很多问题比如绑定机制、静态方法、实例方法、局部变量的作用域就会搞不清楚。

首先记住结论：

基本数据类型、局部变量、String类型的直接赋值都是存放在栈内存中的，用完就消失。

new创建的实例化对象、String类型的构造方法new出来的对象及数组，是存放在堆内存中的，用完之后靠垃圾回收机制不定期自动消除。

地址是栈，就是静态绑定机制，执行完值不变化；地址是堆(对象在堆内储存，一般也会在栈里分配一个空间，去指向堆里的对象的地址)就是动态绑定机制，执行完值变化。

栈和堆

栈：基本类型变量，String类型的直接赋值变量，对象的实例变量都在函数的栈内存中分配。栈内存特点，数据一执行完毕，变量会立即释放，节约内存空间；并且必须初始化变量的值。

堆：堆内存用来存放new创建的对象、String类型的构造方法new出来的对象和数组。堆内存中所有的实体都有内存地址值，系统会自动初始化变量的值；当堆内存中的实体不再被指向时，JVM启动垃圾回收机制，自动清除。

举例1：

 public static void main(String[] args) {
   int sum = 0;
   String str = "abc";
   for(int i =1 ; i<score; i++){
   sum += i;
   }
   //可以打印sum
  System.out.println(sum);
   不可以打印i
  System.out.println(i);
 }

如下图所示：

以上程序执行步骤：

第1步——main()函数是程序入口，JVM先执行，在栈内存中开辟链两个空间，存放int类型变量sum，同时附值0;String类型变量 str,并赋值"abc"；

第2步——JVM执行for循环是，在栈内存中又开辟一个新的空间，存放int类型变量i，同时附值1。
　　　　　此时main空间与for空间并存，同时运行，互不影响。
第3步——for()执行完毕，变量i立即释放，空间消失。但是main()函数空间仍存在，main中的变量sum和str仍然存在，不受影响。

从上可以看出：基本数据类型、局部变量、String类型的直接赋值都是存放在栈内存中的，用完就消失。地址是栈，就是静态绑定机制，执行完值不变化。

举例2：

public class Test1 {
 int score;
 public static void main(String[] args) {
  int[] sum = {0,1,2};
  String str = new String("abc");
  Test1 test1 = new Test1();
  test1.score = 98;
  test1.showInfo();
 }
 public void showInfo(){
  System.out.println("我的成绩是"+score);
 }
}

上述代码的意思如下图所示：

从上可以看出：new创建的实例化对象、String类型的构造方法new出来的对象及数组，是存放在堆内存中的，用完之后靠垃圾回收机制不定期自动消除。地址是堆(对象在堆内储存，一般也会在栈里分配一个空间，去指向堆里的对象的地址)就是动态绑定机制，执行完值变化。

总结：

基本数据类型、局部变量、String类型的直接赋值都是存放在栈内存中的，用完就消失。

new创建的实例化对象、String类型的构造方法new出来的对象及数组，是存放在堆内存中的，用完之后靠垃圾回收机制不定期自动消除。

地址是栈，就是静态绑定机制，执行完值不变化；地址是堆(对象在堆内储存，一般也会在栈里分配一个空间，去指向堆里的对象的地址)就是动态绑定机制，执行完值变化。

值传递

到底是值传递还是引用传递

是值传递。Java 语言的方法调用只支持参数的值传递。当一个对象实例作为一个参数被传递到方法中时，参数的值就是对该对象的引用。对象的属性可以在被调用过程中被改变，但对对象引用的改变是不会影响到调用者的

为什么 Java 中只有值传递

首先回顾一下在程序设计语言中有关将参数传递给方法（或函数）的一些专业术语。按值调用(call by value)表示方法接收的是调用者提供的值，而按引用调用（call by reference)表示方法接收的是调用者提供的变量地址。一个方法可以修改传递引用所对应的变量值，而不能修改传递值调用所对应的变量值。它用来描述各种程序设计语言（不只是Java)中方法参数传递方式。

Java程序设计语言总是采用按值调用。也就是说，方法得到的是所有参数值的一个拷贝，也就是说，方法不能修改传递给它的任何参数变量的内容。

下面通过 3 个例子来给大家说明

example 1

public static void main(String[] args) {
 int num1 = 10;
 int num2 = 20;
 
 swap(num1, num2);
 
 System.out.println("num1 = " + num1);
 System.out.println("num2 = " + num2);
}
 
public static void swap(int a, int b) {
 int temp = a;
 a = b;
 b = temp;
 
 System.out.println("a = " + a);
 System.out.println("b = " + b);
}

结果：

a = 20
b = 10
num1 = 10
num2 = 20

在swap方法中，a、b的值进行交换，并不会影响到 num1、num2。因为，a、b中的值，只是从 num1、num2 的复制过来的。也就是说，a、b相当于num1、num2 的副本，副本的内容无论怎么修改，都不会影响到原件本身。

通过上面例子，我们已经知道了一个方法不能修改一个基本数据类型的参数，而对象引用作为参数就不一样，请看 example2.

example 2

 public static void main(String[] args) {
  int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
  System.out.println(arr[0]);
  change(arr);
  System.out.println(arr[0]);
 }
 
 public static void change(int[] array) {
  // 将数组的第一个元素变为0
  array[0] = 0;
 }

结果：

1
0

解析：

array 被初始化 arr 的拷贝也就是一个对象的引用，也就是说 array 和 arr 指向的时同一个数组对象。因此，外部对引用对象的改变会反映到所对应的对象上。

通过 example2 我们已经看到，实现一个改变对象参数状态的方法并不是一件难事。理由很简单，方法得到的是对象引用的拷贝，对象引用及其他的拷贝同时引用同一个对象。

很多程序设计语言（特别是，C++和Pascal)提供了两种参数传递的方式：值调用和引用调用。有些程序员（甚至本书的作者）认为Java程序设计语言对对象采用的是引用调用，实际上，这种理解是不对的。由于这种误解具有一定的普遍性，所以下面给出一个反例来详细地阐述一下这个问题。

example 3

public class Test {
 
 public static void main(String[] args) {
  // TODO Auto-generated method stub
  Student s1 = new Student("小张");
  Student s2 = new Student("小李");
  Test.swap(s1, s2);
  System.out.println("s1:" + s1.getName());
  System.out.println("s2:" + s2.getName());
 }
 
 public static void swap(Student x, Student y) {
  Student temp = x;
  x = y;
  y = temp;
  System.out.println("x:" + x.getName());
  System.out.println("y:" + y.getName());
 }
}

结果：