由swap引出的java中参数严格值传递问题

晚上看到一篇非常有意思的文章《Swapping of two numbers》,讲的是如何用Java语言实现swap方法。看到作者的代码，实在逗坏了，而且这篇文章在Google搜索如何实现Java swap中排名非常靠前，如果感兴趣可以看一下文章以及评论。

Bad Swap

实际上类似作者的交换代码，在Java中是无效的。原因是Java中参数传递是严格的按照value传递的。所以只改变参数本身的数值，并不会影响外面。这一点很好理解。

public void badSwap(int a, int b){
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

What about swap two object?

Java的对象实例是用reference来维护的，那么交换两个对象实例会不会有效呢？比如下面的代码结果会怎么样？

public static void swapObj(Point a, Point b) {
    Point temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

public static void main(String[] args) {    
    Point px = new Point(0,0);
    Point py = new Point(1,1);
    swapObj(px,py);
}

答案依旧是否定的。原因是当对象作为参数被传递的时候，传进去的实际上也是值，这个值是reference本身的一个拷贝。下图中，当px和py作为参数，进行方法调用时，实际上会生成px和py的一份”拷贝”，注意拷贝的是px和py的值.然后把这对值传入了方法，交换结束后，argx和argy各自指向了新的对象实例，但是方法之外的px和py并没有变化，这就是对象实例交换失败的原因。

Tricky Code

JavaWorld的一个问题中，Tony Sintes给出了下面一段Tricky代码，这段代码的结果是什么？

public void tricky(Point arg1, Point arg2)
{
  arg1.x = 100;
  arg1.y = 100;
  Point temp = arg1;
  arg1 = arg2;
  arg2 = temp;
}
public static void main(String [] args)
{
  Point pnt1 = new Point(0,0);
  Point pnt2 = new Point(0,0);
  System.out.println("X: " + pnt1.x + " Y: " +pnt1.y); 
  System.out.println("X: " + pnt2.x + " Y: " +pnt2.y);
  System.out.println(" ");
  tricky(pnt1,pnt2);
  System.out.println("X: " + pnt1.x + " Y:" + pnt1.y); 
  System.out.println("X: " + pnt2.x + " Y: " +pnt2.y);  
}

结果是 赋值成功，交换失败。

X: 0 Y: 0
X: 0 Y: 0
X: 100 Y: 100
X: 0 Y: 0

在方法的内部，赋值操作影响了外面的对象，而交换操作没有效果。原因在arg1.x是通过引用实际上操作了方法外面的对象。而交换操作仍然只是改改变arg1参数本身的值.不会影响外面。

Summary

解释上面例子的两个基本的Rule是：

  • Java中参数传递是严格的值传递
  • Java通过reference来维护对象实例

要在一个方法内部实现外部数据的swap,一个基本的前提是可以操作到外面的对象，否则当方法结束返回，所做的操作都没有作用了。本例中我们没有能够操作px和py本身，所以交换操作没有作用。

在C语言中，可以使用传递指针的方式实现有效的Swap(),原因在于C提供了直接的取地址和引用地址的操作。Java则没有提供直接操作内存地址的操作，因此不容易实现形如swap(Object x,Object y)的方法。

Solution

在Java中实现交换，经常借助于数组，一般形式为

public static void exec(Object[] a, int x, int y);

至于原理，可以按照Rule 2 来理解。

参考资料：

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