摘要：每個棧幀中包括局部變量表用來存儲方法中的局部變量非靜態(tài)變量函數(shù)形參。操作數(shù)棧虛擬機的解釋執(zhí)行引擎被稱為基于棧的執(zhí)行引擎，其中所指的棧就是指操作數(shù)棧。指向運行時常量池的引用存儲程序執(zhí)行時可能用到常量的引用。

本篇文章轉(zhuǎn)自微信公眾號：Java后端技術(shù)

學(xué)過Java基礎(chǔ)的人都知道：值傳遞和引用傳遞是初次接觸Java時的一個難點，有時候記得了語法卻記不得怎么實際運用，有時候會的了運用卻解釋不出原理，而且坊間討論的話題又是充滿爭議：有的論壇帖子說Java只有值傳遞，有的博客說兩者皆有；這讓人有點摸不著頭腦，下面我們就這個話題做一些探討，對書籍、對論壇博客的說法，做一次考證，以得出信得過的答案。

其實，對于值傳遞和引用傳遞的語法和運用，百度一下，就能出來可觀的解釋和例子數(shù)目，或許你看一下例子好像就懂，但是當你參加面試，做一道這個知識點的筆試題時感覺自己會，胸有成熟的寫了答案，卻發(fā)現(xiàn)是錯的，或者是你根本不會做。

是什么原因？

那是因為你對知識點沒有了解透徹，只知道其皮毛。要熟讀一個語法很簡單，要理解一行代碼也不難，但是能把學(xué)過的知識融會貫通，串聯(lián)起來理解，那就是非常難了，在此，關(guān)于值傳遞和引用傳遞，小編會從以前學(xué)過的基礎(chǔ)知識開始，從內(nèi)存模型開始，一步步的引出值傳遞和引用傳遞的本質(zhì)原理，故篇幅較長，知識點較多，望讀者多有包涵。

我們先來重溫一組語法：

形參：方法被調(diào)用時需要傳遞進來的參數(shù)，如：func(inta)中的a，它只有在func被調(diào)用期間a才有意義，也就是會被分配內(nèi)存空間，在方法func執(zhí)行完成后，a就會被銷毀釋放空間，也就是不存在了實參：方法被調(diào)用時是傳入的實際值，它在方法被調(diào)用前就已經(jīng)被初始化并且在方法被調(diào)用時傳入。

舉個栗子：

1    public static void func(int a){
2      a=20;
3      System.out.println(a);
4    }
5    public static void main(String[] args) {
6      int a=10;//變量
7      func(a);
8    }

例子中
int a=10;中的a在被調(diào)用之前就已經(jīng)創(chuàng)建并初始化，在調(diào)用func方法時，他被當做參數(shù)傳入，所以這個a是實參。
而func(int a)中的a只有在func被調(diào)用時它的生命周期才開始，而在func調(diào)用結(jié)束之后，它也隨之被JVM釋放掉，，所以這個a是形參。

所謂數(shù)據(jù)類型，是編程語言中對內(nèi)存的一種抽象表達方式，我們知道程序是由代碼文件和靜態(tài)資源組成，在程序被運行前，這些代碼存在在硬盤里，程序開始運行，這些代碼會被轉(zhuǎn)成計算機能識別的內(nèi)容放到內(nèi)存中被執(zhí)行。
因此

數(shù)據(jù)類型實質(zhì)上是用來定義編程語言中相同類型的數(shù)據(jù)的存儲形式，也就是決定了如何將代表這些值的位存儲到計算機的內(nèi)存中。

所以，數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲，是根據(jù)數(shù)據(jù)類型來劃定存儲形式和存儲位置的。
那么
Java的數(shù)據(jù)類型有哪些？

基本類型：編程語言中內(nèi)置的最小粒度的數(shù)據(jù)類型。它包括四大類八種類型：
4種整數(shù)類型：byte、short、int、long
2種浮點數(shù)類型：float、double
1種字符類型：char
1種布爾類型：boolean
引用類型：引用也叫句柄，引用類型，是編程語言中定義的在句柄中存放著實際內(nèi)容所在地址的地址值的一種數(shù)據(jù)形式。它主要包括：
類 
接口 
數(shù)組

有了數(shù)據(jù)類型，JVM對程序數(shù)據(jù)的管理就規(guī)范化了，不同的數(shù)據(jù)類型，它的存儲形式和位置是不一樣的，要想知道JVM是怎么存儲各種類型的數(shù)據(jù)，就得先了解JVM的內(nèi)存劃分以及每部分的職能。

Java語言本身是不能操作內(nèi)存的，它的一切都是交給JVM來管理和控制的，因此Java內(nèi)存區(qū)域的劃分也就是JVM的區(qū)域劃分，在說JVM的內(nèi)存劃分之前，我們先來看一下Java程序的執(zhí)行過程，如下圖：

有圖可以看出：Java代碼被編譯器編譯成字節(jié)碼之后，JVM開辟一片內(nèi)存空間（也叫運行時數(shù)據(jù)區(qū)），通過類加載器加到到運行時數(shù)據(jù)區(qū)來存儲程序執(zhí)行期間需要用到的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，在這個數(shù)據(jù)區(qū)中，它由以下幾部分組成：

虛擬機棧
堆
程序計數(shù)器
方法區(qū)
本地方法棧

我們接著來了解一下每部分的原理以及具體用來存儲程序執(zhí)行過程中的哪些數(shù)據(jù)。

虛擬機棧是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型，棧中存放著棧幀，每個棧幀分別對應(yīng)一個被調(diào)用的方法，方法的調(diào)用過程對應(yīng)棧幀在虛擬機中入棧到出棧的過程。

棧是線程私有的，也就是線程之間的棧是隔離的；當程序中某個線程開始執(zhí)行一個方法時就會相應(yīng)的創(chuàng)建一個棧幀并且入棧（位于棧頂），在方法結(jié)束后，棧幀出棧。

下圖表示了一個Java棧的模型以及棧幀的組成：

棧幀:是用于支持虛擬機進行方法調(diào)用和方法執(zhí)行的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是虛擬機運行時數(shù)據(jù)區(qū)中的虛擬機棧的棧元素。

每個棧幀中包括：

1,局部變量表:用來存儲方法中的局部變量（非靜態(tài)變量、函數(shù)形參）。當變量為基本數(shù)據(jù)類型時，直接存儲值，當變量為引用類型時，存儲的是指向具體對象的引用。
2,操作數(shù)棧:Java虛擬機的解釋執(zhí)行引擎被稱為"基于棧的執(zhí)行引擎"，其中所指的棧就是指操作數(shù)棧。
3,指向運行時常量池的引用:存儲程序執(zhí)行時可能用到常量的引用。
4,方法返回地址:存儲方法執(zhí)行完成后的返回地址。

堆是用來存儲對象本身和數(shù)組的，在JVM中只有一個堆，因此，堆是被所有線程共享的。

方法區(qū)是一塊所有線程共享的內(nèi)存邏輯區(qū)域，在JVM中只有一個方法區(qū)，用來存儲一些線程可共享的內(nèi)容，它是線程安全的，多個線程同時訪問方法區(qū)中同一個內(nèi)容時，只能有一個線程裝載該數(shù)據(jù)，其它線程只能等待。

方法區(qū)可存儲的內(nèi)容有：類的全路徑名、類的直接超類的權(quán)全限定名、類的訪問修飾符、類的類型（類或接口）、類的直接接口全限定名的有序列表、常量池（字段，方法信息，靜態(tài)變量，類型引用（class））等。

本地方法棧的功能和虛擬機棧是基本一致的，并且也是線程私有的，它們的區(qū)別在于虛擬機棧是為執(zhí)行Java方法服務(wù)的，而本地方法棧是為執(zhí)行本地方法服務(wù)的。

有人會疑惑：什么是本地方法？為什么Java還要調(diào)用本地方法？

線程私有的。
記錄著當前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器，在程序運行過程中，字節(jié)碼解釋器工作時就是通過改變這個計數(shù)器的值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支、循環(huán)、異常處理、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴計數(shù)器完成。

從上面程序運行圖我們可以看到，JVM在程序運行時的內(nèi)存分配有三個地方：

堆 棧 靜態(tài)方法區(qū) 常量區(qū)

相應(yīng)地，每個存儲區(qū)域都有自己的內(nèi)存分配策略：

堆式： 棧式 靜態(tài)

我們已經(jīng)知道：Java中的數(shù)據(jù)類型有基本數(shù)據(jù)類型和引用數(shù)據(jù)類型，那么這些數(shù)據(jù)的存儲都使用哪一種策略呢？
這里要分以下的情況進行探究：

我們分別來研究一下：

A.基本數(shù)據(jù)類型的局部變量

定義基本數(shù)據(jù)類型的局部變量以及數(shù)據(jù)都是直接存儲在內(nèi)存中的棧上，也就是前面說到的“虛擬機棧”，數(shù)據(jù)本身的值就是存儲在棧空間里面。

如上圖，在方法內(nèi)定義的變量直接存儲在棧中，如

int age=50;
int weight=50;
int grade=6;

當我們寫“int age=50；”，其實是分為兩步的：

int age;//定義變量
age=50;//賦值

首先JVM創(chuàng)建一個名為age的變量，存于局部變量表中，然后去棧中查找是否存在有字面量值為50的內(nèi)容，如果有就直接把age指向這個地址，如果沒有，JVM會在棧中開辟一塊空間來存儲“50”這個內(nèi)容，并且把age指向這個地址。因此我們可以知道：
我們聲明并初始化基本數(shù)據(jù)類型的局部變量時，變量名以及字面量值都是存儲在棧中，而且是真實的內(nèi)容。

我們再來看“int weight=50；”，按照剛才的思路：字面量為50的內(nèi)容在棧中已經(jīng)存在，因此weight是直接指向這個地址的。由此可見：棧中的數(shù)據(jù)在當前線程下是共享的。

那么如果再執(zhí)行下面的代碼呢？

weight=40；
當代碼中重新給weight變量進行賦值時，JVM會去棧中尋找字面量為40的內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)沒有，就會開辟一塊內(nèi)存空間存儲40這個內(nèi)容，并且把weight指向這個地址。由此可知：

基本數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)本身是不會改變的，當局部變量重新賦值時，并不是在內(nèi)存中改變字面量內(nèi)容，而是重新在棧中尋找已存在的相同的數(shù)據(jù)，若棧中不存在，則重新開辟內(nèi)存存新數(shù)據(jù)，并且把要重新賦值的局部變量的引用指向新數(shù)據(jù)所在地址。

B. 基本數(shù)據(jù)類型的成員變量

成員變量：顧名思義，就是在類體中定義的變量。
看下圖：

我們看per的地址指向的是堆內(nèi)存中的一塊區(qū)域，我們來還原一下代碼：

 public class Person{
   private int age;
   private String name;
   private int grade;
 //篇幅較長，省略setter getter方法
   static void run(){
      System.out.println("run...."); 
    };
 }
//調(diào)用
Person per=new Person();

同樣是局部變量的age、name、grade卻被存儲到了堆中為per對象開辟的一塊空間中。因此可知：基本數(shù)據(jù)類型的成員變量名和值都存儲于堆中，其生命周期和對象的是一致的。

C. 基本數(shù)據(jù)類型的靜態(tài)變量

前面提到方法區(qū)用來存儲一些共享數(shù)據(jù)，因此基本數(shù)據(jù)類型的靜態(tài)變量名以及值存儲于方法區(qū)的運行時常量池中，靜態(tài)變量隨類加載而加載，隨類消失而消失

上面提到：堆是用來存儲對象本身和數(shù)組，而引用（句柄）存放的是實際內(nèi)容的地址值，因此通過上面的程序運行圖，也可以看出，當我們定義一個對象時

Person per=new Person();
實際上，它也是有兩個過程：

Person per;//定義變量
per=new Person();//賦值

在執(zhí)行Person per;時，JVM先在虛擬機棧中的變量表中開辟一塊內(nèi)存存放per變量，在執(zhí)行per=new Person()時，JVM會創(chuàng)建一個Person類的實例對象并在堆中開辟一塊內(nèi)存存儲這個實例，同時把實例的地址值賦值給per變量。因此可見：
對于引用數(shù)據(jù)類型的對象/數(shù)組，變量名存在棧中，變量值存儲的是對象的地址，并不是對象的實際內(nèi)容。

前面已經(jīng)介紹過形參和實參，也介紹了數(shù)據(jù)類型以及數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲形式，接下來，就是文章的主題：值傳遞和引用的傳遞。

值傳遞：
在方法被調(diào)用時，實參通過形參把它的內(nèi)容副本傳入方法內(nèi)部，此時形參接收到的內(nèi)容是實參值的一個拷貝，因此在方法內(nèi)對形參的任何操作，都僅僅是對這個副本的操作，不影響原始值的內(nèi)容。

來看個例子：

 1public static void valueCrossTest(int age,float weight){
 2    System.out.println("傳入的age："+age);
 3    System.out.println("傳入的weight："+weight);
 4    age=33;
 5    weight=89.5f;
 6    System.out.println("方法內(nèi)重新賦值后的age："+age);
 7    System.out.println("方法內(nèi)重新賦值后的weight："+weight);
 8    }
 9
10//測試
11public static void main(String[] args) {
12        int a=25;
13        float w=77.5f;
14        valueCrossTest(a,w);
15        System.out.println("方法執(zhí)行后的age："+a);
16        System.out.println("方法執(zhí)行后的weight："+w);
17}

輸出結(jié)果：

1傳入的age：25
2傳入的weight：77.5
3
4方法內(nèi)重新賦值后的age：33
5方法內(nèi)重新賦值后的weight：89.5
6
7方法執(zhí)行后的age：25
8方法執(zhí)行后的weight：77.5

從上面的打印結(jié)果可以看到：
a和w作為實參傳入valueCrossTest之后，無論在方法內(nèi)做了什么操作，最終a和w都沒變化。

這是什么造型呢？！！

下面我們根據(jù)上面學(xué)到的知識點，進行詳細的分析：

首先程序運行時，調(diào)用mian()方法，此時JVM為main()方法往虛擬機棧中壓入一個棧幀，即為當前棧幀，用來存放main()中的局部變量表(包括參數(shù))、操作棧、方法出口等信息，如a和w都是mian()方法中的局部變量，因此可以斷定，a和w是躺著mian方法所在的棧幀中
如圖：

而當執(zhí)行到valueCrossTest()方法時，JVM也為其往虛擬機棧中壓入一個棧，即為當前棧幀，用來存放valueCrossTest()中的局部變量等信息，因此age和weight是躺著valueCrossTest方法所在的棧幀中，而他們的值是從a和w的值copy了一份副本而得，如圖：

因而可以a和age、w和weight對應(yīng)的內(nèi)容是不一致的，所以當在方法內(nèi)重新賦值時，實際流程如圖：

也就是說，age和weight的改動，只是改變了當前棧幀（valueCrossTest方法所在棧幀）里的內(nèi)容，當方法執(zhí)行結(jié)束之后，這些局部變量都會被銷毀，mian方法所在棧幀重新回到棧頂，成為當前棧幀，再次輸出a和w時，依然是初始化時的內(nèi)容。
因此：
值傳遞傳遞的是真實內(nèi)容的一個副本，對副本的操作不影響原內(nèi)容，也就是形參怎么變化，不會影響實參對應(yīng)的內(nèi)容。

引用傳遞：
”引用”也就是指向真實內(nèi)容的地址值，在方法調(diào)用時，實參的地址通過方法調(diào)用被傳遞給相應(yīng)的形參，在方法體內(nèi)，形參和實參指向通愉快內(nèi)存地址，對形參的操作會影響的真實內(nèi)容。

舉個栗子：
先定義一個對象：

 1public class Person {
 2        private String name;
 3        private int age;
 4
 5        public String getName() {
 6            return name;
 7        }
 8        public void setName(String name) {
 9            this.name = name;
10        }
11        public int getAge() {
12            return age;
13        }
14        public void setAge(int age) {
15            this.age = age;
16        }
17}

我們寫個函數(shù)測試一下：

 1public static void PersonCrossTest(Person person){
 2        System.out.println("傳入的person的name："+person.getName());
 3        person.setName("我是張小龍");
 4        System.out.println("方法內(nèi)重新賦值后的name："+person.getName());
 5    }
 6//測試
 7public static void main(String[] args) {
 8        Person p=new Person();
 9        p.setName("我是馬化騰");
10        p.setAge(45);
11        PersonCrossTest(p);
12        System.out.println("方法執(zhí)行后的name："+p.getName());
13}

輸出結(jié)果：

1傳入的person的name：我是馬化騰
2方法內(nèi)重新賦值后的name：我是張小龍
3方法執(zhí)行后的name：我是張小龍

可以看出，person經(jīng)過personCrossTest()方法的執(zhí)行之后，內(nèi)容發(fā)生了改變，這印證了上面所說的“引用傳遞”，對形參的操作，改變了實際對象的內(nèi)容。

那么，到這里就結(jié)題了嗎？
不是的，沒那么簡單，
能看得到想要的效果
是因為剛好選對了例子而已！！！

下面我們對上面的例子稍作修改，加上一行代碼，

1public static void PersonCrossTest(Person person){
2        System.out.println("傳入的person的name："+person.getName());
3        person=new Person();//加多此行代碼
4        person.setName("我是張小龍");
5        System.out.println("方法內(nèi)重新賦值后的name："+person.getName());
6    }

輸出結(jié)果：

1傳入的person的name：我是馬化騰
2方法內(nèi)重新賦值后的name：我是張小龍
3方法執(zhí)行后的name：我是馬化騰

為什么這次的輸出和上次的不一樣了呢？
看出什么問題了嗎？

按照上面講到JVM內(nèi)存模型可以知道，對象和數(shù)組是存儲在Java堆區(qū)的，而且堆區(qū)是共享的，因此程序執(zhí)行到main（）方法中的下列代碼時

1Person p=new Person();
2        p.setName("我是馬化騰");
3        p.setAge(45);
4        PersonCrossTest(p);

JVM會在堆內(nèi)開辟一塊內(nèi)存，用來存儲p對象的所有內(nèi)容，同時在main（）方法所在線程的棧區(qū)中創(chuàng)建一個引用p存儲堆區(qū)中p對象的真實地址，如圖：

當執(zhí)行到PersonCrossTest()方法時，因為方法內(nèi)有這么一行代碼：
person=new Person();
JVM需要在堆內(nèi)另外開辟一塊內(nèi)存來存儲new Person()，假如地址為“xo3333”，那此時形參person指向了這個地址，假如真的是引用傳遞，那么由上面講到：引用傳遞中形參實參指向同一個對象，形參的操作會改變實參對象的改變。

可以推出：實參也應(yīng)該指向了新創(chuàng)建的person對象的地址，所以在執(zhí)行PersonCrossTest()結(jié)束之后，最終輸出的應(yīng)該是后面創(chuàng)建的對象內(nèi)容。

然而實際上，最終的輸出結(jié)果卻跟我們推測的不一樣，最終輸出的仍然是一開始創(chuàng)建的對象的內(nèi)容。

由此可見：引用傳遞，在Java中并不存在。

但是有人會疑問：為什么第一個例子中，在方法內(nèi)修改了形參的內(nèi)容，會導(dǎo)致原始對象的內(nèi)容發(fā)生改變呢？

這是因為：無論是基本類型和是引用類型，在實參傳入形參時，都是值傳遞，也就是說傳遞的都是一個副本，而不是內(nèi)容本身。

由圖可以看出，方法內(nèi)的形參person和實參p并無實質(zhì)關(guān)聯(lián)，它只是由p處copy了一份指向?qū)ο蟮牡刂罚藭r：

p和person都是指向同一個對象。

因此在第一個例子中，對形參p的操作，會影響到實參對應(yīng)的對象內(nèi)容。而在第二個例子中，當執(zhí)行到new Person()之后，JVM在堆內(nèi)開辟一塊空間存儲新對象，并且把person改成指向新對象的地址，此時：

p依舊是指向舊的對象，person指向新對象的地址。

所以此時對person的操作，實際上是對新對象的操作，于實參p中對應(yīng)的對象毫無關(guān)系。

因此可見：在Java中所有的參數(shù)傳遞，不管基本類型還是引用類型，都是值傳遞，或者說是副本傳遞。
只是在傳遞過程中：

如果是對基本數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)進行操作，由于原始內(nèi)容和副本都是存儲實際值，并且是在不同的棧區(qū)，因此形參的操作，不影響原始內(nèi)容。

如果是對引用類型的數(shù)據(jù)進行操作，分兩種情況，一種是形參和實參保持指向同一個對象地址，則形參的操作，會影響實參指向的對象的內(nèi)容。一種是形參被改動指向新的對象地址（如重新賦值引用），則形參的操作，不會影響實參指向的對象的內(nèi)容。