Java 函数调用是传值还是传引用？ 从字节码角度来看看！

                              Java 函数调用是传值还是传引用？ 从字节码角度来看看！

                                                                                                                                                                  2017-7-6     小B


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。