String是值传递还是引用传递

今天上班时，同事发现了一个比较有意思的问题。他把一个String类型的参数传入方法，并在方法内改变了引用的值。 然后他在方法外使用这个值，发现这个String还是之前的值，并没有改变。

这里要向大家介绍一下，大家都知道java在传参时分为值 传递 和 引用传递 。参数为基本类型时是值传递， 参数为封装类型时是引用传递。例如：
基本数据类型

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int num = 0 ;
        changeNum(num);
        System.out.println("num="+num);
    }
 
    private static void changeNum(int num) {
        num = 1;
    }
}

打印的结果是
num=0
封装类型参数

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Product p = new Product();
        p.setProName("before");
        p.setNum(0);
        changeProduct(p);
        System.out.println("p.proName="+p.getProName());
        System.out.println("p.num="+p.getNum());
    }
 
    private static void changeProduct(Product p) {
        p.setProName("after");
        p.setNum(1);
    }
}
 
@Setter
@Getter
class Product {
    private int num;
    private String proName;
}

运行的结果是：
p.proName=after
p.num=1
上面的两个例子是明显的值传递和引用传递。但是如果参数是String类型呢？我们看一下具体的例子：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "ab";
        changeString(str);
        System.out.println("str="+str);
    }
 
    private static void changeString(String str) {
        str = "cd";
    }
}

大家猜一下运行结果是什么呢？按照前面的例子，String应该是一个封装类型，它应该是引用传递，是可以改变值得， 运行的结果应该是”cd”。我们实际运行一下看看:
str=ab
这如何解释呢？难道String是基本类型？也说不通呀。
这就要从java底层的机制讲起了，java的内存模型分为 堆 和 栈 。

1.基本类型的变量放在栈里；
2.封装类型中，对象放在堆里，对象的引用放在栈里。

java在方法传递参数时，是将变量复制一份，然后传入方法体去执行。 这句话是很难理解的，也是解释这个 问题的精髓。我们先按照这句话解释一下以下两种情况
①基本类型的传递

1、虚拟机分配给num一个内存地址，并且存了一个值0.
2、虚拟机复制了一个num，我们叫他num’，num’和num的内存地址不同，但存的值都是0。
3、虚拟机讲num’传入方法，方法将num’的值改为1.
4、方法结束，方法外打印num的值，由于num内存中的值没有改变，还是0，所以打印是0.

②封装类型的传递

1、虚拟机在堆中开辟了一个Product的内存空间，内存中包含proName和num。
2、虚拟机在栈中分配给p一个内存地址，这个地址中存的是1中的Product的内存地址。
3、虚拟机复制了一个p，我们叫他p’,p和p’的内存地址不同，但它们存的值是相同的，都是1中Product的内存地址。
4、将p’传入方法，方法改变了1中的proName和num。
5、方法结束，方法外打印p中变量的值，由于p和p’中存的都是1中Product的地址，但是1中Product里的值发生了改变， 所以，方法外打印p的值，是方法执行以后的。我们看到的效果是封装类型的值是改变的。

最后我们再来解释String在传递过程中的步骤：
③String的传递

1、虚拟机在堆中开辟一块内存，并存值”ab”。
2、虚拟机在栈中分配给str一个内存，内存中存的是1中的地址。
3、虚拟机复制一份str，我们叫str’，str和str’内存不同，但存的值都是1的地址。
4、将str’传入方法体
5、方法体在堆中开辟一块内存，并存值”cd”
6、方法体将str’的值改变，存入5的内存地址
7、方法结束，方法外打印str，由于str存的是1的地址，所有打印结果是”ab”

这样我们理解了java在方法传参的整个过程。其实还是上面那句比较重要的话 java在方法传递参数时，是将变量复制一份，然后传入方法体去执行。其实②跟③在大致的过程中都是相似的，主要的不同也是由于String的特殊性，因为在方法体中 str="cd" 就等价于str = new String("cd")(如果常量池中不存在"cd")，新的字符串"cd"重新将自己的地址赋值给了str。
转载于牛初九

String为什么不可变

什么是不可变对象？

众所周知， 在java中， String类是不可变的。那么到底什么是不可变的对象呢？ 可以这样认为：如果一个对象，在它创建完成之后，不能再改变它的状态，那么这个对象就是不可变的。不能改变状态的意思是，不能改变对象内的成员变量，包括基本数据类型的值不能改变，引用类型的变量不能指向其他的对象，引用类型指向的对象的状态也不能改变。

区分对象和对象的引用

对于Java初学者， 对于String是不可变对象总是存有疑惑。看下面代码：

String s = "ABCabc";
System.out.println("s = " + s);
s = "123456";
System.out.println("s = " + s);

s = ABCabc
s = 123456
首先创建一个String对象s，然后让s的值为“ABCabc”， 然后又让s的值为“123456”。 从打印结果可以看出，s的值确实改变了。那么怎么还说String对象是不可变的呢？ 其实这里存在一个误区： s只是一个String对象的引用，并不是对象本身。对象在内存中是一块内存区，成员变量越多，这块内存区占的空间越大。引用只是一个4字节的数据，里面存放了它所指向的对象的地址，通过这个地址可以访问对象。 也就是说，s只是一个引用，它指向了一个具体的对象，当s=“123456”; 这句代码执行过之后，又创建了一个新的对象“123456”， 而引用s重新指向了这个心的对象，原来的对象“ABCabc”还在内存中存在，并没有改变。内存结构如下图所示：

image.png
Java和C++的一个不同点是， 在Java中不可能直接操作对象本身，所有的对象都由一个引用指向，必须通过这个引用才能访问对象本身，包括获取成员变量的值，改变对象的成员变量，调用对象的方法等。而在C++中存在引用，对象和指针三个东西，这三个东西都可以访问对象。其实，Java中的引用和C++中的指针在概念上是相似的，他们都是存放的对象在内存中的地址值，只是在Java中，引用丧失了部分灵活性，比如Java中的引用不能像C++中的指针那样进行加减运算。

为什么String对象是不可变的？

要理解String的不可变性，首先看一下String类中都有哪些成员变量。 在JDK1.6中，String的成员变量有以下几个：

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<string>, CharSequence{
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];
 
    /** The offset is the first index of the storage that is used. */
    private final int offset;
 
    /** The count is the number of characters in the String. */
    private final int count;
 
    /** Cache the hash code for the string */
    private int hash; // Default to 0</string>

在JDK1.7中，String类做了一些改动，主要是改变了substring方法执行时的行为，这和本文的主题不相关。JDK1.7中String类的主要成员变量就剩下了两个：

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<string>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];
 
    /** Cache the hash code for the string */
    private int hash; // Default to 0</string>

由以上的代码可以看出， 在Java中String类其实就是对字符数组的封装。JDK6中， value是String封装的数组，offset是String在这个value数组中的起始位置，count是String所占的字符的个数。在JDK7中，只有一个value变量，也就是value中的所有字符都是属于String这个对象的。这个改变不影响本文的讨论。 除此之外还有一个hash成员变量，是该String对象的哈希值的缓存，这个成员变量也和本文的讨论无关。在Java中，数组也是对象（可以参考我之前的文章java中数组的特性）。 所以value也只是一个引用，它指向一个真正的数组对象。其实执行了String s = “ABCabc”; 这句代码之后，真正的内存布局应该是这样的：

image.png
value，offset和count这三个变量都是private的，并且没有提供setValue， setOffset和setCount等公共方法来修改这些值，所以在String类的外部无法修改String。也就是说一旦初始化就不能修改， 并且在String类的外部不能访问这三个成员。此外，value，offset和count这三个变量都是final的， 也就是说在String类内部，一旦这三个值初始化了， 也不能被改变。所以可以认为String对象是不可变的了。 那么在String中，明明存在一些方法，调用他们可以得到改变后的值。这些方法包括substring， replace， replaceAll， toLowerCase等。例如如下代码：

String a = "ABCabc";
System.out.println("a = " + a);
a = a.replace('A', 'a');
System.out.println("a = " + a);

打印结果为：
a = ABCabc
a = aBCabc
那么a的值看似改变了，其实也是同样的误区。再次说明， a只是一个引用， 不是真正的字符串对象，在调用a.replace('A', 'a')时， 方法内部创建了一个新的String对象，并把这个新的对象重新赋给了引用a。String中replace方法的源码可以说明问题

image.png
读者可以自己查看其他方法，都是在方法内部重新创建新的String对象，并且返回这个新的对象，原来的对象是不会被改变的。这也是为什么像replace， substring，toLowerCase等方法都存在返回值的原因。也是为什么像下面这样调用不会改变对象的值：

String ss = "123456";
System.out.println("ss = " + ss);
ss.replace('1', '0');
System.out.println("ss = " + ss);

打印结果：
ss = 123456
ss = 123456

String对象真的不可变吗？

从上文可知String的成员变量是private final 的，也就是初始化之后不可改变。那么在这几个成员中， value比较特殊，因为他是一个引用变量，而不是真正的对象。value是final修饰的，也就是说final不能再指向其他数组对象，那么我能改变value指向的数组吗？ 比如将数组中的某个位置上的字符变为下划线“_”。 至少在我们自己写的普通代码中不能够做到，因为我们根本不能够访问到这个value引用，更不能通过这个引用去修改数组。 那么用什么方式可以访问私有成员呢？ 没错，用反射， 可以反射出String对象中的value属性， 进而改变通过获得的value引用改变数组的结构。下面是实例代码：

public static void testReflection() throws Exception {
     
    //创建字符串"Hello World"， 并赋给引用s
    String s = "Hello World"; 
     
    System.out.println("s = " + s); //Hello World
     
    //获取String类中的value字段
    Field valueFieldOfString = String.class.getDeclaredField("value");
     
    //改变value属性的访问权限
    valueFieldOfString.setAccessible(true);
     
    //获取s对象上的value属性的值
    char[] value = (char[]) valueFieldOfString.get(s);
     
    //改变value所引用的数组中的第5个字符
    value[5] = '_';
     
    System.out.println("s = " + s);  //Hello_World
}

打印结果为：
s = Hello World
s = Hello_World
在这个过程中，s始终引用的同一个String对象，但是再反射前后，这个String对象发生了变化， 也就是说，通过反射是可以修改所谓的“不可变”对象的。
转载于 leskang