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Java基础11 对象引用

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我们之前一直在使用“对象”这个概念,但没有探讨对象在内存中的具体存储方式。这方面的讨论将引出“对象引用”(object reference)这一重要概念。 

我们沿用乐动体育LD90.VIP之前定义的Human类,并有一个Test类:

外部可以调用类来创建对象,比如上面在Test类中:

创建了一个Human类的对象aPerson。  

上面是一个非常简单的表述,但我们有许多细节需要深入:

  1. 首先看等号的右侧。 new是在内存中为对象开辟空间。具体来说,new是在内存的 堆(heap)上为对象开辟空间。这一空间中,保存有对象的数据和方法。
  2. 再看等号的左侧。aPerson指代一个Human对象,被称为 对象引用(reference)。实际上,aPerson并不是对象本身,而是类似于一个指向对象的指针。aPerson存在于内存的 栈(stack)中。
  3. 当我们用等号赋值时,是将右侧new在堆中创建对象的地址赋予给对象引用。

 

这里的内存,指的是JVM (Java Virtual Machine)虚拟出来的Java进程内存空间。内存的堆和栈概念可参考 Linux从程序到进程

栈的读取速度比堆快,但栈上存储的数据受到有效范围的限制。在C语言中,当一次函数调用结束时,相应的栈帧(stack frame)要删除,栈帧上存储的参量和自动变量就消失了。Java的栈也受到同样的限制,当一次方法调用结束,该方法存储在栈上的数据将清空。在 Java中, 所有的(普通)对象都储存在堆上。因此, new关键字的完整含义是, 在堆上创建对象

 

基本类型(primitive type)的对象,比如int, double,保存在栈上。当我们声明基本类型时,不需要new。一旦声明,Java将在栈上直接存储基本类型的数据。所以,基本类型的变量名表示的是数据本身,不是引用。

 

 

 

引用和对象的关系就像风筝和人。我们看天空时(程序里写的),看到的是风筝(引用),但风筝下面对应的,是人(对象):

尽管引用和对象是分离的,但我们所有通往对象的访问 必须经过引用这个“大门”,比如以  引用.方法() 的方式访问对象的方法。在Java中,我们不能跳过引用去直接接触对象。再比如,对象a的数据成员如果是一个普通对象b,a的数据成员保存的是指向对象b的引用 (如果是基本类型变量,那么a的数据成员保存的是基本类型变量本身了)。

在Java中,引用起到了指针的作用,但我们不能直接修改指针的值,比如像C语言那样将指针值加1。我们只能通过引用执行对对象的操作。这样的设计避免了许多指针可能引起的错误。

 

引用的赋值

 

当我们将一个引用赋值给另一个引用时,我们实际上复制的是对象的地址。两个引用将指向同一对象。比如  dummyPerson=aPerson;,将导致:

一个对象可以有多个引用 (一个人可以放多个风筝)。当程序通过某个引用修改对象时,通过其他引用也可以看到该修改。我们可以用以下Test类来测试实际效果:

我们对aPerson的修改将影响到dummyPerson。这两个引用实际上指向同一对象。

 

所以,将一个引用赋值给另一个引用,并不能复制对象本身。我们必须寻求其他的机制来复制对象。

 

垃圾回收

随着方法调用的结束, 引用和 基本类型变量会被清空。由于对象存活于堆,所以对象所占据的内存不会随着方法调用的结束而清空。进程空间可能很快被不断创建的对象占满。Java内建有 垃圾回收(garbage collection)机制,用于清空不再使用的对象,以回收内存空间。

 

垃圾回收的基本原则是,当存在引用指向某个对象时,那么该对象不会被回收;  当没有任何引用指向某个对象时,该对象被清空。它所占据的空间被回收。

上图假设了某个时刻JVM中的内存状态。Human Object有三个引用: 来自栈的aPerson和dummyPerson,以及另一个对象的数据成员president。而Club Object没有引用。如果这个时候垃圾回收启动,那么Club Object将被清空,而Human Object来自Club Object的引用(president)也随之被删除。

 

垃圾回收是Java中重要的机制,它直接影响了Java的运行效率。我将在以后深入其细节。

 

参数传递

当我们分离了引用和对象的概念后,Java方法的参数传递机制实际上非常清晰: Java的参数传递为 值传递。也就是说,当我们传递一个参数时,方法将获得该参数的一个拷贝。

实际上,我们传递的参数,一个是基本类型的变量,另一个为对象的引用。

基本类型变量的值传递,意味着变量本身被复制,并传递给Java方法。Java方法对变量的修改 不会影响到原变量

引用的值传递,意味着对象的地址被复制,并传递给Java方法。Java方法根据该引用的访问将 会影响对象

 

在这里有另一个值得一提的情况: 我们在方法内部使用new创建对象,并将该对象的引用返回。如果该返回被一个引用接收,由于对象的引用不为0,对象依然存在,不会被垃圾回收。

 

总结

new

引用,对象

被垃圾回收的条件

 

参数: 值传递



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