C語言的陰影
還記得剛進大學的時候，以為這個世界上最難學的不過C語言了。盡管后來陸續學了很多的更難的課程，盡管慢慢掌握了計算機的很多原理之后，回頭來看C語言，似乎沒那么難理解，可當年初學C語言時的“陰影”，這么多年來，一直沒有散去。
我經常還能想到幾年前，懶散的趴在逸夫教學樓F1教室最后一排的座位上，聽蘭書敏老師講着“戲院”（C語言）的場景。蘭老師問到：“你們怎么都不吭聲？到底是哪里聽不懂？”老師，學生當時真是哪哪兒都沒聽懂啊。
身在Java，心在C（Java大神勿噴，C對我來說，真是一種情懷）
沒想到，工作一年多的時間里，用的最多的語言不是對我影響最大的C，而是大學畢業之后現學現賣的Java。所以我對C和Java都算有一點了解。
一條有意思的Java面試題
前幾天在搜索一個問題的解決方案時，偶然看到一個Java面試題，覺得網上絕大多數解釋，有些浮於表面。而真神們又不屑於解釋這些無聊的問題，所以覺得有必要站在一個“雙修（殘廢）”者的角度，談談這個問題。
Java內存分配
在解釋這個問題之前，我想簡單的記錄一下Java虛擬機對內存的分配管理。
網上有很多關於Java內存管理的講解，但不知道為什么，大多數作者並沒有系統的講解，有些過於散碎。
我們先來看看這張圖（我不會畫圖，畫的太丑，各位受累受累了）。簡單的說，Java運行時內存區域，就由上面幾部分構成。青綠色標記的，是每個線程私有的內存區域，其他的為線程共享的內存區域。我們先簡單的依次說明每個部分是用來存什么的，最后再用一個簡單的例子，將各個部分結合起來簡單介紹其內存分配的基本過程。
首先，程序計數器（pc）。這個東西對於很多開發者來說，再熟悉不過了，盡管不同領域的pc，具體用法上存在一些小小的差異，但總的來說，pc是用來記錄程序運行到哪里了，下一步又該執行哪一步操作。pc占據的內存是線程級的，即隨線程的創建而產生，隨線程的銷毀而銷毀（被回收）。
其次JVM棧和本地方法棧。這兩個棧在存儲結構上，基本相同，以至於很多的JVM產商，將二者合而為一。JVM棧，顧名思義，是用來存儲Java方法運行過程中使用的棧數據，本地方法棧就是用來存儲本地方法執行過程中的棧數據。棧中存儲的數據，是一種被稱為“棧幀”的東西。棧幀主要包括：局部變量表和操作數棧。棧幀的入棧和出棧，分別意味着一個方法的執行與結束。
接着，我們來看看方法區。方法區主要是用來存類型數據的，與類型相關的東西，比如常量，靜態變量，編譯后的代碼等，基本都存儲在這一區域。而因為“無用類”的判斷條件非常苛刻（有三點，第一，該類無可達對象，第二，該類的ClassLoader已被回收，第三，該類的Class對象無引用），這個區域存儲的內容很難會被回收，所以你可能會在很多地方看到“永久代”一詞，其實說的主要也就是這個方法區。方法區中，有個特殊的區域，被划分（邏輯划分，不一定為物理划分）出來，即“運行時常量池”。運行時常量池，保存着字面量，符號引用等。方法區是線程共享的，隨JVM啟動而創建，JVM退出而銷毀。
最后，是這個堆。堆，在很多領域也有用到。在Java中，堆，是用來存儲對象的相關內容，包括對象的對象頭和實例數據（數組對象還有一個數組的長度）。不同的JVM實現，對象可能還包括類型指針（指向對象所屬的類型信息，存在方法區中）和占位符（虛擬機實現可能需要內存對齊）等。
一個簡單的例子
public void test (int result, int num) { TestClassB classB = new TestClassB(); classB.methodB(); } public class TestClassB { public void methodB(result, num) { int finalResutl = result + num; ...... } }
//author: Feng_zhulin
//http://cnblogs.com/zhulin-jun
現在假設線程A在執行test方法，並已經執行到TestClassB classB = new TestClassB()。首先，會去判斷類TestClassB有沒有被加載到方法區中，如果沒有，先加載類（類的加載過程不詳細說明，有空可以寫篇Java類加載過程的博客）入方法區；然后因為執行的是new操作，需要創建一個對象，這時候需要在堆上申請內存（內存分配有很多方案，需要考慮多線程下的線程安全問題等諸多因素，不詳細闡述），用於存放對象的相關數據（對象頭，實例數據，類型指針，占位符等）；再然后為TestClassB的成員賦“零值”（不同類型的數據，零值不同，基本數據類型int的零值為0，引用類型的零值為null，等）；最后，設置對象頭。這樣對於JVM來說，對象就創建成功了（后面就是執行類的構造方法了，那是屬於Java語言層面的創建對象的過程）。
上面總提及一個叫做“對象頭”的東西，這個東西跟對象本身沒有什么關系，存儲的是對象的運行時數據，包括對象的hashcode，對象的鎖狀態，對象持有的鎖等等。比如對象的hashcode，用於指定對象的唯一性，在GC和對象定位等過程中都會用到。
接着，pc加一（此處加一，表示的是加上一個JVM指令的位數，表示的是下一個指令的內存地址），執行下一步：classB.methodB()；這是一個方法調用。正如上面所說，方法的執行和結束，意味着方法棧中，棧幀的進棧和出棧。
好滴好滴，又到看圖的時候了（捂臉，我不僅不會畫圖，還沒有好用的畫圖工具，求推薦mac的良心畫圖工具，如果不是免費的，我只接受有破解版的）。對象在堆中存放，然而，對象的操作，方法的執行，就進入了“棧”。調用methodB()時，methodB()棧幀進棧，棧幀包含局部變量表和操作數棧。因為這個地方的methodB()不是類方法，所以，局部變量表的第一個變量為調用該方法的類，即classB(this)。操作數棧用於進行當前數據操作，操作結果出操作數棧，並保存進局部變量表。
例子就這樣簡單的結束了，總的來說，就是類進入方法區，創建的對象在堆中，方法執行的時候，在方法棧中。
下面，我們來看這個有意思的Java面試題。
當一個對象被當作參數傳遞到一個方法后，此方法可改變這個對象的屬性，並可返回變化后的結果，那么這里到底是值傳遞還是引用傳遞？
網上的標配答案：是值傳遞。Java語言的方法調用只支持參數的值傳遞。當一個對象實例作為一個參數被傳遞到方法中時，參數的值就是對該對象的引用。對象的屬性可以在被調用過程中被改變，但對對象引用的改變是不會影響到調用者的。
其實這確實是一個很無聊的問題，本來也沒有太當回事，但是一來，這個問題下面的追問者很多，我查了下知乎，對這個問題的提問者和回答人也很多；二來，答案不夠准確，或者說是，沒講到點子上，有人甚至拿《Java核心卷》里的三句話作為答案。
《Java核心卷》對這種問題有如下三句話的描述：
1.一個方法不能修改一個基本數據類型的參數
2.一個方法可以改變一個對象參數的狀態
3.一個方法不能讓對象參數引用一個新的對象
無可厚非，這三句話總結的很經典，但是這只是簡單的說出了結論，原因呢？就用這三句話解釋這個問題，給初學者帶來的感覺，只是，哦，原來Java還有這么一個定理（限制）。那么一個個由JVM規范導致的結果，都成了需要死記硬背的“定理”。
public class Program { public static void swap(String x, String y) { String temp = x; x = y; y = temp; } public static void main (String[] args) { String a = "testa"; String b = "testb"; swap (a, b); } }
//author: Feng_zhulin
//http://cnblogs.com/zhulin-jun
我們接着看這段代碼，將它還原到內存中。
圖中“0x”開頭的是十六進制的內存地址，隨便舉的例子。在main()方法調用swap()方法的時候，只是將main的局部變量表中的a和b的值（指向運行時常量池的地址）拷貝到swap的局部變量表中的x和y，在swap的局部變量表中進行的換值操作，並未對main局部變量表起作用，所以，在swap退出前，x的值是“testb”， y的值是“testa”，x與y的值互換了，但a與b的值並沒有因此而改變。當然，swap退出之后，相應的局部變量表會被回收，也就沒有所謂的x和y了。
這是這個問題所真正涉及的知識點，我很認同知乎上那位朋友的話，沒有必要非得分出個所謂的“值傳遞”和“引用傳遞”。
這邊我順便提一點在C中，是怎么做到交換上面例子中a和b這兩個值的。
在C中有一個很神奇的東西，名字叫“指針”。可以很簡單的認為，它就是地址。那么“指針的指針”，就是“地址的地址”。上面以“0x”開頭的數據，就是內存地址，如果將這個地址賦值給一個C中的變量，那么這個變量就稱為指針變量。那么我們完全可以通過指針，透過中間變量，直接操作a和b中存儲的內容（此處說的是地址），甚至是直接操作到“testa”和“testb”。
C語言因指針而美麗，卻也因指針而復雜。Java解決了C中內存需要開發者自己管理的問題，也去除了指針的概念，讓程序出錯的概率大幅度降低，卻也因為沒有指針，在我這種裝了兩個半桶漿糊的人眼中，很多地方變的不可思議的臃腫和麻煩。