彻底理解Java对象与引用

本文是最近在复习Java的时候读到的来自iteye博客的一篇文章，个人觉得写的很好，但貌似楼主许久没有维护该博客，害怕将来想回顾的时候找不到此文章，故在此重写文章，并修改了一些排版，有助于以后的学习查阅。

一、关于对象与引用之间的一些基本概念

  为便于说明，先定义一个类：

class Vehicle {
    int passengers;

    int fuelcap;

    int mpg;
}

  有了这个类，就可以用它来创建对象：Vehicle veh1 = new Vehicle()，通常把这条语句的动作称之为创建一个对象，其实，它包含了四个动作：

• 右边的new Vehicle，是以Vehicle类为模板，在堆空间里创建一个Vehicle类对象（也简称为Vehicle对象）
• 末尾的()意味着，在对象创建后，立即调用Vehicle类的构造函数，对刚生成的对象进行初始化。构造函数是肯定有的。如果你没写，Java会给你补上一个默认的构造函数
• 左边的Vehicle veh1创建了一个Vehicle类引用变量。所谓Vehicle类引用，就是以后可以用来指向Vehicle对象的对象引用
• =操作符使对象引用指向刚创建的那个Vehicle对象

  我们可以把这条语句拆成两部分：

1. Vehicle veh1;

2. veh1 = new Vehicle();

  效果是一样的。这样写，就比较清楚了，有两个实体：一是对象引用变量，一是对象本身。

  在堆空间里创建的实体，与在数据段以及栈空间里创建的实体不同。尽管它们也是确确实实存在的实体，但是，我们看不见，也摸不着。不仅如此，

  我们仔细研究一下第二句，找找刚创建的对象叫什么名字？有人说，它叫“Vehicle”。不对，“Vehicle”是类（对象的创建模板）的名字。

  一个Vehicle类可以据此创建出无数个对象，这些对象不可能全叫“Vehicle”。

  对象连名都没有，没法直接访问它。我们只能通过对象引用来间接访问对象。

  为了形象地说明对象、引用及它们之间的关系，可以做一个或许不很妥当的比喻。对象好比是一只很大的气球，大到我们抓不住它。引用变量是一根绳， 可以用来系汽球。

  如果只执行了第一条语句，还没执行第二条，此时创建的引用变量veh1还没指向任何一个对象，它的值是null。引用变量可以指向某个对象，或者为null。

  它是一根绳，一根还没有系上任何一个汽球的绳。执行了第二句后，一只新汽球做出来了，并被系在veh1这根绳上。我们抓住这根绳，就等于抓住了那只汽球。

  再来一句：

​ Vehicle veh2;

  就又做了一根绳，还没系上汽球。如果再加一句：

​ veh2 = veh1;

  系上了。这里发生了复制行为。但是，要说明的是，对象本身并没有被复制，被复制的只是对象引用。结果是，veh2也指向了veh1所指向的对象。两根绳系的是同一只汽球。

  如果用下句再创建一个对象：

​ veh2 = new Vehicle();

  则引用变量veh2改指向第二个对象。

  从以上叙述再推演下去，我们可以获得以下结论：

1. 一个对象引用可以指向0个或1个对象（一根绳子可以不系汽球，也可以系一个汽球）

2. 一个对象可以有N个引用指向它（可以有N条绳子系住一个汽球）

  如果再来下面语句：

​ veh1 = veh2;

  按上面的推断，veh1也指向了第二个对象。这个没问题。问题是第一个对象呢？没有一条绳子系住它，它飞了。多数书里说，它被Java的垃圾回收机制回收了。

  这不确切。正确地说，它已成为垃圾回收机制的处理对象。至于什么时候真正被回收，那要看垃圾回收机制的心情了。

  由此看来，下面的语句应该不合法吧？至少是没用的吧？

​ new Vehicle();

  不对。它是合法的，而且可用的。譬如，如果我们仅仅为了打印而生成一个对象，就不需要用引用变量来系住它。最常见的就是打印字符串：

​ System.out.println(“I am Java!”);

  字符串对象“I am Java!”在打印后即被丢弃。有人把这种对象称之为临时对象。

  对象与引用的关系将持续到对象回收。

二、Java对象及引用

  Java对象及引用是容易混淆却又必须掌握的基础知识，本章阐述Java对象和引用的概念，以及与其密切相关的参数传递。

  先看下面的程序：

StringBuffer s;
s = new StringBuffer("Hello World!");

  第一个语句仅为引用(reference)分配了空间，而第二个语句则通过调用类(StringBuffer)的构造函数StringBuffer(String str)为类生成了一个实例（或称为对象）。这两个操作被完成后，对象的内容则可通过s进行访问——在Java里都是通过引用来操纵对象的。

  Java对象和引用的关系可以说是互相关联，却又彼此独立。彼此独立主要表现在：引用是可以改变的，它可以指向别的对象，譬如上面的s，你可以给它另外的对象，如：

​ s = new StringBuffer("Java");

  这样一来，s就和它指向的第一个对象脱离关系。

  从存储空间上来说，对象和引用也是独立的，它们存储在不同的地方，对象一般存储在堆中，而引用存储在速度更快的堆栈中。

  引用可以指向不同的对象，对象也可以被多个引用操纵，如：

​ StringBuffer s1 = s;

  这条语句使得s1和s指向同一个对象。既然两个引用指向同一个对象，那么不管使用哪个引用操纵对象，对象的内容都发生改变，并且只有一份，通过s1和s得到的内容自然也一样，（String除外，因为String始终不变，String s1=”AAAA”; String s=s1，操作s，s1由于始终不变，所以为s另外开辟了空间来存储s）如下面的程序：

StringBuffer s;  
  
s = new StringBuffer("Java");  
  
StringBuffer s1 = s;  
  
s1.append(" World");  

//打印结果为：s1=Java World
System.out.println("s1=" + s1.toString());  

//打印结果为：s=Java World  
System.out.println("s=" + s.toString()); 

  上面的程序表明，s1和s打印出来的内容是一样的，这样的结果看起来让人非常疑惑，但是仔细想想，s1和s只是两个引用，它们只是操纵杆而已，它们指向同一个对象，操纵的也是同一个对象，通过它们得到的是同一个对象的内容。这就像汽车的刹车和油门，它们操纵的都是车速，假如汽车开始的速度是80，然后你踩了一次油门，汽车加速了，假如车速升到了120，然后你踩一下刹车，此时车速是从120开始下降的，假如下降到60，再踩一次油门，车速则从60开始上升，而不是从第一次踩油门后的120开始。也就是说车速同时受油门和刹车影响，它们的影响是累积起来的，而不是各自独立（除非刹车和油门不在一辆车上）。所以，在上面的程序中，不管使用s1还是s操纵对象，它们对对象的影响也是累积起来的（更多的引用同理）。

三、只有理解了对象和引用的关系，才能理解参数传递

  一般面试题中都会考Java传参的问题，并且它的标准答案是Java只有一种参数传递方式：那就是按值传递，即Java中传递任何东西都是传值。如果传入方法的是基本类型的东西，你就得到此基本类型的一份拷贝。如果是传递引用，就得到引用的拷贝。

  一般来说，对于基本类型的传递，我们很容易理解，而对于对象，总让人感觉是按引用传递，看下面的程序：

public class ObjectRef {  
  
    //基本类型的参数传递  
    public static void testBasicType(int m) {  
        System.out.println("m=" + m);//m=50  
        m = 100;  
        System.out.println("m=" + m);//m=100  
    }     
  
    //参数为对象，不改变引用的值 ？？？？？？  
    public static void add(StringBuffer s) {  
        s.append("_add");  
    }   
  
    //参数为对象，改变引用的值 ？？？？？  
    public static void changeRef(StringBuffer s) {  
        s = new StringBuffer("Java"); 
    }  
       
    public static void main(String[] args) {  
        int i = 50;  
        testBasicType(i);  
        System.out.println(i);//i=50  
        StringBuffer sMain = new StringBuffer("init");  
        System.out.println("sMain=" + sMain.toString());//sMain=init  
        add(sMain);  
        System.out.println("sMain=" + sMain.toString());//sMain=init_add  
        changeRef(sMain);  
        System.out.println("sMain=" + sMain.toString());//sMain=init_add   
    }   
} 

  以上程序的允许结果显示出，testBasicType方法的参数是基本类型，尽管参数m的值发生改变，但并不影响i。

  add方法的参数是一个对象，当把sMain传给参数s时，s得到的是sMain的拷贝，所以s和sMain指向同一个对象，因此，使用s操作影响的其实就是sMain指向的对象，故调用add方法后，sMain指向的对象的内容发生了改变。

  在changeRef方法中，参数也是对象，当把sMain传给参数s时，s得到的是sMain的拷贝，但与add方法不同的是，在方法体内改变了s指向的对象（也就是s指向了别的对象,牵着气球的绳子换气球了），给s重新赋值后，s与sMain已经毫无关联，它和sMain指向了不同的对象，所以不管对s做什么操作，都不会影响sMain指向的对象，故调用changeRef方法前后sMain指向的对象内容并未发生改变。

  对于add方法的调用结果，可能很多人会有这种感觉：这不明明是按引用传递吗？对于这种问题，还是套用Bruce Eckel的话：这依赖于你如何看待引用，最终你会明白，这个争论并没那么重要。真正重要的是，你要理解，传引用使得（调用者的）对象的修改变得不可预期。

public class Test {
    public int i, j;

    public void test_m(Test a) {
	Test b = new Test();
	b.i = 1;
	b.j = 2;
	a = b;
    }

    public void test_m1(Test a) {
	a.i = 1;
	a.j = 2;
    }

    public static void main(String argv[]) {
	Test t = new Test();
	t.i = 5;
	t.j = 6;
	System.out.println("t.i=" + t.i + "  t.j=" + t.j); // 5,6
	t.test_m(t);
	System.out.println("t.i=" + t.i + "  t.j=" + t.j); // 5,6,a和t都指向了一个对象，而在test_m中s又指向了另一个对象，所以对象t不变！！！
	t.test_m1(t);
	System.out.println("t.i=" + t.i + "  t.j=" + t.j); // 1,2
    }
	
}

  答案只有一个：Java里都是按值传递参数。而实际上，我们要明白，当参数是对象时，传引用会发生什么状况（就像上面的add方法）？

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总结：

  如下表达式：
A a1 = new A();
  它代表A是类，a1是引用，a1不是对象，new A()才是对象，a1引用指向new A()这个对象。

  在JAVA里，“=”不能被看成是一个赋值语句，它不是在把一个对象赋给另外一个对象，它的执行过程实质上是将右边对象的地址传给了左边的引用，使得左边的引用指向了右边的对象。Java表面上看起来没有指针，但它的引用其实质就是一个指针，引用里面存放的并不是对象，而是该对象的地址，使得该引用指向了对象。在Java里，“=”语句不应该被翻译成赋值语句，因为它所执行的确实不是一个赋值的过程，而是一个传地址的过程，被译成赋值语句会造成很多误解，译得不准确。

  再如：
A a2;
  它代表A是类，a2是引用，a2不是对象，a2所指向的对象为空null;

  再如：
a2 = a1;
  它代表，a2是引用，a1也是引用，a1所指向的对象的地址传给了a2(传址），使得a2和a1指向了同一对象。

  综上所述，可以简单的记为，在初始化时，“=”语句左边的是引用，右边new出来的是对象。
在后面的左右都是引用的“=”语句时，左右的引用同时指向了右边引用所指向的对象。

  再所谓实例，其实就是对象的同义词。