[Java] 由swap方法引发的重思考

本文深入探讨Java中传参的本质,解释为何Java传参实际上是一种传值操作,而非传引用。并通过基本数据类型与复杂对象的例子详细阐述这一概念。

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老生常谈的话题:Java 传参的方式到底是传值 还是传引用?

其实不同的角度理解都有道理,而接下来 先摆明我的立场:传值!


首先,来分析下Java中 "=" 的意义。

在"="的右边,是一个常量、表达式、或者对象(统统可以看成对象),在内存中会为它们分配空间。

而"="的左边,是一个引用(我们常说变量),保存的是右边对象的地址。

"="的实际意义就是 将右边对象的地址传给左边的引用,使得该引用指向了右边对象。


所以,Java里的引用可以看成是(C/C++所说的指针)。


另外,要明确一点:Java中都是通过使用引用来操作对象的。

为什么这么说呢?因为系统为"="右边的对象分配了空间,但是程序无法直接获取它,必须通过定义引用来得到。然后后面对该对象的操作都是通过操作该引用来实现。不管对于基本数据类型还是类对象,都是一样的处理流程。下面对基本数据类型和复杂的类对象进行说明:

(1)Java中创建基本数据类型变量的流程

int a = 3;
int b = 3;
编译器会首先创建一个变量名为a 的引用,然后在代码所在栈中查找是否有3这个常量值(如果没有,就在栈上开辟空间放入3),让a指向3。

接着编译器再创建一个变量名为b 的引用,在栈中发现已有3这个值,就让b也指向3。

这样,虽然a和b是不同的引用,但是都指向同一个值,a和b都是对这个值的引用。

(2)Java中创建复杂类型对象的流程

Person person1 = new Person("cb");
Person person2 = new Person("adm");
同样,编译器会首先在栈中创建一个对象变量名为person1的引用,然后在堆中实例化一个对象,让person1指向它。
接着,编译器再创建一个对象变量名为person2的引用,然后在堆中又实例化一个对象,让person2指向它。
当然,person1和person2是不同的对象变量,而且也指向不同的对象。

这些对象都是无法直接访问,都是通过定义了引用去指向它们。
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预热结束了,开始直奔主题:为什么说Java传参都是传值呢?

因为Java中传递参数时,获得的形参其实是被操作对象的引用的一份副本(即形参是实参的拷贝)当然这份副本也是指向被操作对象的。从这种角度来说,Java的传参,就是传值的方式(传副本)。
下面还是通过基本数据类型和复杂类对象进行说明。

(1)基本数据类型  传参分析

public void badSwap(int var1, int var2)
{
    int temp = var1;
    var1 = var2;
    var2 = temp;
}

//调用badSwap方法
int main(...) {
    int a = 3, b = 5;
    badSwap(a, b);
}

大家都知道这个方法是无效的。

main()方法中变量a是对常量3的引用,变量b是对常量5的引用。当a/b作为实参传递给badSwap方法时,传递的是a/b的拷贝(a'/b')。此时,a与a'指向3,b与b'指向5。经过badSwap方法处理后,改变的只是a'/b'的指向,并未影响到a/b。如图。


如果我们把传入的int型变量改为Object型结果也是一样的。改变的只是这份副本而已。就不分析了,下面分析复杂类对象的另一种情况。

(2)复杂类型的对象 传参分析

public void changeName(Person person)
{
    person.name = "adm";
}

public static void main(String [] args)
{
    Person person = new Person("cb","Shanghai");
    System.out.println("Name: " + person.name + ", Address: " +person.address);
    changeName(person);
    System.out.println("Name: " + person.name + ", Address: " +person.address);
}

执行main方法,将得到以下输出:

Name: cb, Address: Shanghai
Name: adm, Address: Shanghai

结果:changeName方法成功改变了person的name值。为什么呢?


在main()方法中,person仅仅是对象的引用。当向changeName()传递person时,Java仅仅是传递了person这个引用的一个副本,即传向方法的引用实际上是原始引用的副本。这是一个传值操作(即副本值)。这样当Java传递对象引用的副本给方法后,就有两个引用指向了同一对象。


那为什么能成功改变 person 的值呢,如下图:

因为传值进来的是引用的副本,它也指向了原来的对象,虽然对副本的交换是无效的,但对副本所指向的对象的内部 进行的操作是会起作用的。图解很清晰了,引用所指向的对象的name属性指向了新的内存空间(存放着"adm")。


总结下:
1.Java中,使用引用来操作对象
2.Java中,传参实际上传递的是 副本值(即指向 被操作对象的引用 的副本)。

不错的参考:


ps:Java中 传参方式 与 C/C++中 是不同的原理,不可混淆。比如参数是Object类型时,Java中对内部成员变量的修改有效;C/C++中则无效。因为C/C++中如果不通过指针/引用 传递参数(即不通过传址方式),就会创建完全崭新的对象。


<think>嗯,用户需要了解如何实现线程安全的编程方法及最佳实践。这个问题其实涉及很多方面,得好好思考一下。参考了之前提供的几个引用资料,Java中的线程安全主要可以通过几个关键方式实现,包括synchronized关键字、volatile关键字、原子类、锁机制和并发集合等。这些技术在特定场景下各有用途和优势,了解其差异很要。synchronized是Java最基础的线程同步机制,作用在代码块或方法上,保证同一时间只有一个线程能访问临界区。不过在高并发场景下可能成为性能瓶颈。volatile则是轻量级方案,确保变量在多个线程间的可见性,但并不保证原子性。Java并发包提供的ReentrantLock等锁机制则更灵活,支持公平锁和非公平锁,同时可中断的特性使其功能比synchronized更丰富。但需要注意正确使用try-finally结构来确保解锁操作,避免死锁。原子类如AtomicInteger能保证单个变量操作的原子性,避免了显式锁的需求。对于数类操作的线程安全来说特别高效。而并发集合如ConcurrentHashMap则封装了线程安全的复杂数据结构,减少用户直接操作锁的工作量。关于最佳实践,最核心的原则是减少共享状态的设计。如果多个线程不需要访问同一数据,自然就不存在线程安全问题。对于不可避免的共享状态,应控制其范围并实施最小权限保护。对共享变量进行封装,提供原子性的操作方法也是好方法。此外,优先使用并发集合而不是自定义同步实现,除非特殊需求否则不建议使用低级的wait/notify机制。使用ThreadLocal维护线程私有状态、避免在同步块中调用外部方法等也是避免死锁的要技巧。最后,无论Java还是其他语言,理解线程安全概念和同步机制原理都很要。Go语言的goroutine机制与Java线程模型有很大不同,其通过channel进行通信的方式得关注。用户可能在实际项目中遇到了线程安全问题,所以需要全面了解解决方案。后续可以探讨各语言线程模型差异、锁的性能优化、高并发设计模式等更深入的问题。</think> 以下结合引用的技术资料和实践经验,全面梳理线程安全的实现方法及最佳实践: ### 一、核心线程安全实现方法 1. **同步代码块(synchronized)** ```java public class Counter { private int count; // 对象锁保护临界区 public synchronized void increment() { count++; } } ``` - **原理**:通过JVM内置锁实现互斥访问,同一时间仅允许一个线程进入临界区 - **适用场景**:方法级/代码块级的简单同步 2. **volatile变量** ```java private volatile boolean flag = false; ``` - **作用**:确保变量修改的可见性(禁用CPU缓存)和禁止指令排序 - **局限**:不保证复合操作原子性(如`i++`),需配合`synchronized`使用 3. **原子类(java.util.concurrent.atomic)** ```java AtomicInteger atomicInt = new AtomicInteger(0); atomicInt.incrementAndGet(); // 原子自增 ``` - **优势**:基于CAS(Compare-And-Swap)实现无锁并发,高性能 - **支持类型**:`AtomicInteger`,`AtomicReference`,`AtomicStampedReference`(解决ABA问题) 4. **显式锁(ReentrantLock)** ```java ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); public void safeMethod() { lock.lock(); try { // 临界区代码 } finally { lock.unlock(); // 确保锁释放 } } ``` - **特性**:支持公平锁、可中断锁、超时获取锁 - **对比synchronized**:更灵活但需手动释放锁 5. **并发容器** | 容器类型 | 线程安全实现 | |-------------------|--------------------------| | `ConcurrentHashMap` | 分段锁+CAS | | `CopyOnWriteArrayList` | 写时复制(读无锁) | | `BlockingQueue` | 内部锁+条件队列 | ### 二、最佳实践指南 1. **设计原则** - **最小化共享状态**:优先使用线程封闭(如`ThreadLocal`) - **不可变对象**:用`final`修饰变量,集合用`Collections.unmodifiableXXX()`包装 ```java private final Map<String, Integer> immutableMap = Collections.unmodifiableMap(new HashMap<>()); ``` 2. **锁使用规范** - 避免嵌套锁(预防死锁) - 同步块内**不调用外部方法**(防止未知阻塞) - 锁粒度控制:如`ConcurrentHashMap`分段锁减少竞争 3. **并发工具链应用** ```java // 1. CountDownLatch 等待多线程完成 CountDownLatch latch = new CountDownLatch(THREAD_NUM); latch.await(); // 主线程等待 // 2. CompletableFuture 异步编排 CompletableFuture.supplyAsync(() -> fetchData()) .thenApply(data -> process(data)) .exceptionally(ex -> handleError(ex)); ``` 4. **性能陷阱规避** - 避免在循环内同步(可能引发活锁) - 慎用`Object.wait()`/`notify()`(优先用`java.util.concurrent`的条件变量) - 同步代码块**不超过1毫秒**执行时间(降低锁竞争概率) ### 三、语言特性对比 | 特性 | Java实现 | Go实现(goroutine) | |--------------------|-----------------------------|---------------------------| | 并发单元 | `Thread` | `go func()` | | 通信机制 | `synchronized`/`Lock` | Channel(管道通信) | | 内存可见性 | `volatile`/`happens-before` | Channel自动同步 | > 注:Go通过CSP模型实现并发,`channel`递数据时自动同步内存状态,规避了显式锁的使用[^2]。 ### 四、工程化建议 1. **静态检测工具**:使用`FindBugs`/`ErrorProne`检测竞态条件 2. **压力测试**:`JMeter`模拟高并发,结合`JStack`分析线程阻塞 3. **监控方案**:APM工具(如SkyWalking)追踪线程等待时间
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