Java基礎(chǔ)教程之對(duì)象引用

更新時(shí)間：2014年09月01日 11:36:03 投稿：junjie

這篇文章主要介紹了Java基礎(chǔ)教程之對(duì)象引用,“對(duì)象引用”(object reference)是一個(gè)重要重要概念,涉及內(nèi)存,需要的朋友可以參考下

我們之前一直在使用“對(duì)象”這個(gè)概念，但沒(méi)有探討對(duì)象在內(nèi)存中的具體存儲(chǔ)方式。這方面的討論將引出“對(duì)象引用”(object reference)這一重要概念。

對(duì)象引用

我們沿用之前定義的Human類(lèi)，并有一個(gè)Test類(lèi):

復(fù)制代碼代碼如下:

public class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Human aPerson = new Human(160);
    }
}

class Human
{
    /**
     * constructor
     */
    public Human(int h)
    {
        this.height = h;
    }

    /**
     * accessor
     */
    public int getHeight()
    {
       return this.height;
    }

    /**
     * mutator
     */
    public void growHeight(int h)
    {
        this.height = this.height + h;
    }

private int height;
}

外部可以調(diào)用類(lèi)來(lái)創(chuàng)建對(duì)象，比如上面在Test類(lèi)中:

復(fù)制代碼代碼如下:

Human aPerson = new Human(160);

創(chuàng)建了一個(gè)Human類(lèi)的對(duì)象aPerson。

上面是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的表述，但我們有許多細(xì)節(jié)需要深入:

1.首先看等號(hào)的右側(cè)。new是在內(nèi)存中為對(duì)象開(kāi)辟空間。具體來(lái)說(shuō)，new是在內(nèi)存的堆(heap)上為對(duì)象開(kāi)辟空間。這一空間中，保存有對(duì)象的數(shù)據(jù)和方法。

2.再看等號(hào)的左側(cè)。aPerson指代一個(gè)Human對(duì)象，被稱(chēng)為對(duì)象引用(reference)。實(shí)際上，aPerson并不是對(duì)象本身，而是類(lèi)似于一個(gè)指向?qū)ο蟮闹羔?。aPerson存在于內(nèi)存的棧(stack)中。

3.當(dāng)我們用等號(hào)賦值時(shí)，是將右側(cè)new在堆中創(chuàng)建對(duì)象的地址賦予給對(duì)象引用。

這里的內(nèi)存，指的是JVM (Java Virtual Machine)虛擬出來(lái)的Java進(jìn)程內(nèi)存空間。內(nèi)存的堆和棧概念可參考Linux從程序到進(jìn)程。

棧的讀取速度比堆快，但棧上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)受到有效范圍的限制。在C語(yǔ)言中，當(dāng)一次函數(shù)調(diào)用結(jié)束時(shí)，相應(yīng)的棧幀(stack frame)要?jiǎng)h除，棧幀上存儲(chǔ)的參量和自動(dòng)變量就消失了。Java的棧也受到同樣的限制，當(dāng)一次方法調(diào)用結(jié)束，該方法存儲(chǔ)在棧上的數(shù)據(jù)將清空。在 Java中，所有的(普通)對(duì)象都儲(chǔ)存在堆上。因此，new關(guān)鍵字的完整含義是，在堆上創(chuàng)建對(duì)象。

基本類(lèi)型(primitive type)的對(duì)象，比如int, double，保存在棧上。當(dāng)我們聲明基本類(lèi)型時(shí)，不需要new。一旦聲明，Java將在棧上直接存儲(chǔ)基本類(lèi)型的數(shù)據(jù)。所以，基本類(lèi)型的變量名表示的是數(shù)據(jù)本身，不是引用。

引用和對(duì)象的關(guān)系就像風(fēng)箏和人。我們看天空時(shí)(程序里寫(xiě)的)，看到的是風(fēng)箏(引用)，但風(fēng)箏下面對(duì)應(yīng)的，是人(對(duì)象):

引用和對(duì)象分離；引用指向?qū)ο?/p>

盡管引用和對(duì)象是分離的，但我們所有通往對(duì)象的訪(fǎng)問(wèn)必須經(jīng)過(guò)引用這個(gè)“大門(mén)”，比如以引用.方法() 的方式訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象的方法。在Java中，我們不能跳過(guò)引用去直接接觸對(duì)象。再比如，對(duì)象a的數(shù)據(jù)成員如果是一個(gè)普通對(duì)象b，a的數(shù)據(jù)成員保存的是指向?qū)ο骲的引用 (如果是基本類(lèi)型變量，那么a的數(shù)據(jù)成員保存的是基本類(lèi)型變量本身了)。

在Java中，引用起到了指針的作用，但我們不能直接修改指針的值，比如像C語(yǔ)言那樣將指針值加1。我們只能通過(guò)引用執(zhí)行對(duì)對(duì)象的操作。這樣的設(shè)計(jì)避免了許多指針可能引起的錯(cuò)誤。

引用的賦值

當(dāng)我們將一個(gè)引用賦值給另一個(gè)引用時(shí)，我們實(shí)際上復(fù)制的是對(duì)象的地址。兩個(gè)引用將指向同一對(duì)象。比如 dummyPerson=aPerson;，將導(dǎo)致:

一個(gè)對(duì)象可以有多個(gè)引用 (一個(gè)人可以放多個(gè)風(fēng)箏)。當(dāng)程序通過(guò)某個(gè)引用修改對(duì)象時(shí)，通過(guò)其他引用也可以看到該修改。我們可以用以下Test類(lèi)來(lái)測(cè)試實(shí)際效果:

復(fù)制代碼代碼如下:

public class Test

{

    public static void main(String[] args)

        {

             Human aPerson = new Human(160);

             Human dummyPerson = aPerson;

             System.out.println(dummyPerson.getHeight());

             aPerson.growHeight(20);

             System.out.println(dummyPerson.getHeight());

        }

}

我們對(duì)aPerson的修改將影響到dummyPerson。這兩個(gè)引用實(shí)際上指向同一對(duì)象。

所以，將一個(gè)引用賦值給另一個(gè)引用，并不能復(fù)制對(duì)象本身。我們必須尋求其他的機(jī)制來(lái)復(fù)制對(duì)象。

垃圾回收

隨著方法調(diào)用的結(jié)束，引用和基本類(lèi)型變量會(huì)被清空。由于對(duì)象存活于堆，所以對(duì)象所占據(jù)的內(nèi)存不會(huì)隨著方法調(diào)用的結(jié)束而清空。進(jìn)程空間可能很快被不斷創(chuàng)建的對(duì)象占滿(mǎn)。Java內(nèi)建有垃圾回收(garbage collection)機(jī)制，用于清空不再使用的對(duì)象，以回收內(nèi)存空間。

垃圾回收的基本原則是，當(dāng)存在引用指向某個(gè)對(duì)象時(shí)，那么該對(duì)象不會(huì)被回收; 當(dāng)沒(méi)有任何引用指向某個(gè)對(duì)象時(shí)，該對(duì)象被清空。它所占據(jù)的空間被回收。

上圖假設(shè)了某個(gè)時(shí)刻JVM中的內(nèi)存狀態(tài)。Human Object有三個(gè)引用: 來(lái)自棧的aPerson和dummyPerson，以及另一個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)成員president。而Club Object沒(méi)有引用。如果這個(gè)時(shí)候垃圾回收啟動(dòng)，那么Club Object將被清空，而Human Object來(lái)自Club Object的引用(president)也隨之被刪除。

垃圾回收是Java中重要的機(jī)制，它直接影響了Java的運(yùn)行效率。我將在以后深入其細(xì)節(jié)。

參數(shù)傳遞

當(dāng)我們分離了引用和對(duì)象的概念后，Java方法的參數(shù)傳遞機(jī)制實(shí)際上非常清晰: Java的參數(shù)傳遞為值傳遞。也就是說(shuō)，當(dāng)我們傳遞一個(gè)參數(shù)時(shí)，方法將獲得該參數(shù)的一個(gè)拷貝。

實(shí)際上，我們傳遞的參數(shù)，一個(gè)是基本類(lèi)型的變量，另一個(gè)為對(duì)象的引用。

基本類(lèi)型變量的值傳遞，意味著變量本身被復(fù)制，并傳遞給Java方法。Java方法對(duì)變量的修改不會(huì)影響到原變量。

引用的值傳遞，意味著對(duì)象的地址被復(fù)制，并傳遞給Java方法。Java方法根據(jù)該引用的訪(fǎng)問(wèn)將會(huì)影響對(duì)象。

在這里有另一個(gè)值得一提的情況: 我們?cè)诜椒▋?nèi)部使用new創(chuàng)建對(duì)象，并將該對(duì)象的引用返回。如果該返回被一個(gè)引用接收，由于對(duì)象的引用不為0，對(duì)象依然存在，不會(huì)被垃圾回收。

總結(jié)

new

引用，對(duì)象

被垃圾回收的條件

參數(shù): 值傳遞