面试官刁难:Java字符串可以引用传递吗?(1)

简介: 面试官刁难:Java字符串可以引用传递吗?

老读者都知道了,六年前,我从苏州回到洛阳,抱着一幅“海归”的心态,投了不少简历,也“约谈”了不少面试官,但仅有两三个令我感到满意。其中有一位叫老马,至今还活在我的手机通讯录里。他当时扔了一个面试题把我砸懵了:“王二,Java 字符串可以引用传递吗?”


我当时二十三岁,正值青春年华,从事 Java 编程已有 N 年经验(N < 4),自认为所有的面试题都能对答如流,结果没想到啊,被“刁难”了——原来洛阳这块互联网的荒漠也有技术专家啊。现在回想起来,脸上不自觉地泛起了羞愧的红晕:主要是自己当时太菜了。不管怎么说,是时候写篇文章剖析一下字符串是否可以引用传递了。


对于绝大多数的初级程序员或者说不重视“内功”的老鸟来说,往往停留在“知其然不知其所以然”的层面上——会用,略知一二,但要求他把问题说清楚的时候,就只能挠挠头双手一摊一张问号脸了。




好了,让我们来步入正题。先来看一段有趣但令人困惑的代码片段吧。


public static void main(String[] args) {
    String x = new String("沉默王二");
    change(x);
    System.out.println(x);
}
public static void change(String x) {
    x = "沉默王三";
}


从代码的字面逻辑来看,程序应该输出“沉默王三”,但事与愿违,程序输出的结果却是“沉默王二”。change() 方法做的是无用功,因为 String 是值传递而不是引用传递。引用传递可以在被调用的方法中对实参进行修改,但值传递却不可以。为什么呢?


x 存储的是一个引用,该引用指向内存中的“沉默王二”字符串对象。当我们把 x 作为参数传递给 change() 方法时,x 仍然指向的是内存中“沉默王二”字符串,就像下面这幅图表达的意思一样。


image.png


那么问题来了。正因为 Java 是值传递,x 的值是“沉默王二”的引用。那么当 change() 方法被调用的时候,x 不是刚好指向了内存中新创建的字符串对象“沉默王三”了吗?就像下面这幅图表达的意思那样。


image.png


哦,看起来是一个很完美的解释,对吧?但这样的解释存在一些问题。


当字符串“沉默王二”被创建的时候,Java 会在内存中申请一小段空间,用来存储这个字符串对象。然后呢,把对象的引用指向了变量 x,也就是说,变量 x 实际上存储的是对象的引用(对象在内存中存储的地址)。


我相信大家对上面这一点(对象和对象引用)已经完全理解了。


关键的点来了。当变量 x 作为参数(实参)传递给 change() 方法时,实际上传递的是 x 的一个拷贝(形参)。在 change() 方法中,形参 x 起先引用的也是“沉默王二”这个对象,当执行 x = "沉默王三" 的时候,会在内存中创建新的字符串“沉默王三”,然后形参 x 不再引用“沉默王二”这个对象了,改为引用“沉默王三”这个对象了。但实参 x 呢?并没有发生任何的改变!就像下面这幅图一样。


image.png


假如我们真的需要改变字符串呢?那就不能使用 String 类了,最好使用 StringBuilder,来撸一串代码吧。

public static void main(String[] args) {
    StringBuilder x = new StringBuilder("沉默王二");
    change(x);
    System.out.println(x);
}
public static void change(StringBuilder x) {
    x.delete(3,4).append("三");
}


上述代码会输出“沉默王三”,但假如我们使用 new 关键字重新对形参 x 进行赋值,就无济于事。


public static void main(String[] args) {

   StringBuilder x = new StringBuilder("沉默王二");

   change(x);

   System.out.println(x);

}


public static void change(StringBuilder x) {

   x = new StringBuilder("沉默王三");

}


程序输出的结果仍然是“沉默王二”,原因其实和 String 一样,change() 方法在内存中创建了新的字符串“沉默王三”,然后形参 x 不再引用“沉默王二”这个对象,改为引用“沉默王三”这个对象了。但实参 x 并没有任何改变。


看到这,有些读者可能更疑惑了。x = new StringBuilder("沉默王三") 不可以改变实参,而 x.delete(3,4).append("三") 却可以,为什么?为什么?为什么?为什么呢?


不要着急,我们来分析一下 delete() 方法的源码。


public AbstractStringBuilder delete(int start, int end) {

   int len = end - start;

   if (len > 0) {

       System.arraycopy(value, start+len, value, start, count-end);

       count -= len;

   }

   return this;

}


其中 value 是一个字符数组,用来存储字符序列;count 用来表示字符序列中实际有效的字符数量。


当 count -= len 执行之前,value 的字符内容为“沉默王二”,count 为 4。我是怎么知道的呢?通过 IDEA 的 debug 视图,截图为证。

image.png

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