Java数据的基本（原始）类型和引用类型的特点差别

本文作为“Java数据类型”一文的补充https://blog.csdn.net/cnds123/article/details/110517272

Java的数据类型可以分为基本类型（primitive types）和引用类型（reference types）两大类。在实际编程中，要根据需求选择合适的数据类型，并注意数据类型的转换和运算规则。

基本类型包括八种：byte, short, int, long, float, double, char, boolean。

这些类型的数据直接存储在内存中，它们的值是实际的数据。【https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/nutsandbolts/datatypes.html】

数据类型	大小/位	可表示数据范围	默认值
byte（字节型）	8	-128~127	0
short（短整型）	16	-32768~32767	0
int（整型）	32	-2147483648~2147483647	0
long（长整型）	64	-9223372036854775808~9223372036854775807	0
float（单精度）	32	-3.4E38~3.4E38	0.0
double（双精度）	64	-1.7E308~1.7E308	0.0
char（字符）	16	0~255	'\u0000'
boolean（布尔）	-	true或false	false

引用类型则包括类（class）、接口（interface）、数组（array）等。Java的引用数据类型（Reference Types）包括以下几种：

类（Class）：这是最基本的引用类型，例如用户自定义的类，以及Java库中的类，如String、Scanner、ArrayList等。

【说明：

String：是一类，用于创建和操作字符串。

Scanner：这是Java的一个工具类，它用于获取用户的输入，或者从文件和字符串中读取数据。

ArrayList：这是Java的一个实现了List接口的类，是一个动态数组，可以自动增长和缩小。它可以存储任何类型的对象，包括null。】

接口（Interface）：接口是一种引用类型，它是方法的集合。一个类可以实现（implement）一个或多个接口。

数组（Array）：数组是一种引用类型，它可以存储固定数量的同一类型的值。

枚举（Enum）：枚举是一种特殊的类，它有一组预定义的常量。

引用类型的变量存储的是一个地址，这个地址指向内存中的一个对象。这个对象可以是类的实例，也可以是数组。

Java基本类型（primitive types）和引用类型（reference types）的特点差别：

☆ 存储位置：基本类型的数据直接存储在栈内存中，存储的是实际的值。而引用类型的数据存储在堆内存中，变量实际上存储的是一个指向对象的地址或者引用，而不是对象本身。

计算机内存中的栈（Stack）【栈内存（Stack Memory）】和堆（Heap）【堆内存（Heap Memory）】主要是根据内存分配和管理方式来进行区分的。栈和堆的管理是由操作系统和编程语言的运行时（Runtime）共同控制的。它们各自有不同的用途和特点，栈内存是事先分配好的，遵循后进先出原则；而堆内存是动态分配的，可以根据程序需求进行调整。两者都是由操作系统和编程语言的运行时共同管理的。

☆ 变量赋值：对于基本类型，变量赋值是值的复制，而对于引用类型，变量赋值是引用的复制。

对于基本类型，变量赋值是直接将一个值赋给另一个变量。例如：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = a;
        System.out.println("Initial value of b: " + b);
        a = 20;
        System.out.println("Value of b after changing a: " + b);
    }
}

输出：

b的初值: 10
改变a后b的值: 10

解析如下：

在这个例子中，

int a = 10;

int b = a;

我们首先声明了一个变量a并赋值为10，然后我们声明了一个变量b并将a的值赋给b。这时，变量赋值是值的复制，b的值也是10。然后，如果我们改变a的值，例如：

a = 20;

这时，b的值仍然是10，因为b是在赋值时获取的a的值，而不是a本身。示意图示如下：

对于引用类型，变量赋值是将一个引用赋给另一个变量。StringBuilder是Java中的一个可变字符串类，它允许你在不创建新的字符串对象的情况下修改字符串内容。

例如：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder a = new StringBuilder("Hello");
        StringBuilder b = a;
        System.out.println("b的初值:" + b);
        a.append(" world");
        System.out.println("改变a后b的值: " + b);
        a = new StringBuilder("Hi");
        System.out.println("改变a的引用后b的值:" + b);
    }
}

输出：

b的初值: Hello
改变a后b的值: Hello world
改变a的引用后b的值: Hello world

解析如下：

在这个例子中，

StringBuilder a = new StringBuilder("Hello");

StringBuilder b = a;

我们首先声明了一个StringBuilder对象a，然后我们声明了一个StringBuilder对象b并将a的引用赋给b。这时，a和b指向的是同一个对象。然后，如果我们通过a来修改这个对象的状态，例如：

a.append(" world");

这时，b的状态也会被改变，因为b和a指向的是同一个对象。

然而，如果我们改变a的引用，例如：

a = new StringBuilder("Hello world");

这时，b的状态并没有被改变，因为b和a现在指向的是两个不同的对象。示意图示如下：

需要注意的是，StringBuilder是可变的，所以它的内容可以被修改。与之相对的是String类，它是不可变的，一旦创建就不能被修改。

【StringBuilder和String都是Java中的字符串类，都是引用类型。

StringBuilder是可变的字符串类，它允许你在不创建新的字符串对象的情况下修改字符串内容。你可以通过调用StringBuilder的方法来追加、插入、删除和修改字符串内容。StringBuilder是一个可变的字符序列，它的长度和内容都可以被修改。

String是不可变的字符串类，一旦创建就不能被修改。当你对一个String对象进行修改时，实际上是创建了一个新的String对象。这是因为String类的设计是为了保证字符串的不可变性，这样可以提高字符串的安全性和性能。】

例子：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "Hello World";
        String b = a;
        System.out.println("b的值: " + b);
        a = "Hi";
        System.out.println("a的值: " + a);
        System.out.println("b的值: " + b);
    }
}

输出：

b的值: Hello
a的值: Hi
b的值: Hello

在Java中字符串（String）是引用类型，为何改变了a的值b 没变？解析：

在Java中，字符串是不可变的。当你创建一个字符串对象时，它的值不能被修改。当你对字符串进行修改时，实际上是创建了一个新的字符串对象，而原始的字符串对象保持不变。

在你的代码中，当你将字符串"a"赋值给变量"b"时，实际上是将"b"指向了同一个字符串对象"Hello"。然后，当你将字符串"a"修改为"Hi"时，实际上是创建了一个新的字符串对象"Hi"，并将变量"a"指向了这个新的字符串对象。但是，变量"b"仍然指向原始的字符串对象"Hello"，所以它的值没有改变。

这是因为字符串在Java中被设计为不可变的，这样可以提高字符串的安全性和性能。示意图示如下：

☆ 参数传递：Java中的参数传递方式确实只有按值传递。无论是基本类型还是引用类型，都是将实际值或引用值复制一份传递给方法。

当说基本类型是按值传递时，意思是将实际的值复制一份传递给方法。如果方法中修改了这个复制的值，原始的值是不会被改变的。

当说引用类型是按值传递时，实际上是将引用的值（也就是对象在内存中的地址）复制一份传递给方法——形参实参指向同一个对象。这意味着方法中可以通过这个复制的引用来修改原始对象的状态，但是如果方法中改变了这个复制的引用（例如指向一个新的对象），原始的引用是不会被改变的。

让我们通过一些例子来理解Java中的参数传递方式。

首先，我们来看一个基本类型的例子：

//基本数据类型作为方法参数被调用
public class PassByValue {
   public static void main(String[] args){
       int msg = 100;
       System.out.println("调用方法前msg的值："+ msg);    //100
       fun(msg);
       System.out.println("调用方法后msg的值："+ msg);    //100
   }
   public static void fun(int temp){
       temp = 0;
   }
}

输出：

调用方法前msg的值：100
调用方法后msg的值：100

解释：基本数据类型变量，调用方法时作为参数是按数值传递的，temp方法接收的是mag的副本。temp 是 fun 方法的参数，它是一个基本类型的变量，存储在栈上，当方法结束时，栈帧被自动移除，相关的内存空间也就被释放了。

示意图如下：

接下来，我们来看一个引用类型的例子：

当在Java中传递引用类型时，传递的是引用的值，也就是对象在内存中的地址的副本。这意味着形参和实参指向的是同一个对象，所以在方法内部可以通过这个副本引用来修改原始对象的状态。但是，如果在方法内部改变了这个副本引用的指向，比如将其指向一个新的对象，那么原始的引用并不会改变。

//引用数据类型作为方法参数被调用
class Book{
    String name;
    double price;
    public Book(String name,double price){
        this.name = name;
        this.price = price;
    }
    public void getInfo(){
        System.out.println("图书名称："+ name + "，价格：" + price);
    }
    public void setPrice(double price){
        this.price = price;
    }
}

public class PassByReference{
   public static void main(String[] args){
       Book book = new Book("Java开发指南",66.6);
       book.getInfo();  //第一次getInfo()， 图书名称：Java开发指南，价格：66.6
       fun(book); //调用了fun()方法，设置新价格
       book.getInfo();  //第二次getInfo()，图书名称：Java开发指南，价格：99.9
   }
   
   public static void fun(Book temp){
       temp.setPrice(99.9); //设置新价格
   }
}

输出：

图书名称：Java开发指南，价格：66.6
图书名称：Java开发指南，价格：99.9

解释：

段代码定义了一个Book类和一个PassByReference类。Book类有两个属性：name和price，分别表示书的名称和价格。Book类还有一个构造函数，用于创建对象时初始化这些属性，以及两个方法：getInfo()用于打印书的信息，setPrice(double price)用于设置书的价格。

PassByReference类包含main方法，这是Java程序的入口点。在main方法中，首先创建了一个Book对象book，初始化时书名为"Java开发指南"，价格为66.6。然后调用book.getInfo()方法打印出书的信息。

接下来，main方法调用了fun(Book temp)方法，并将book对象作为参数传递给它。在fun方法内部，调用了temp.setPrice(99.9)，这个方法调用实际上改变了传入的Book对象的price属性，将其设置为99.9。

由于Java中的对象引用是按值传递的，所以temp是book的一个副本，但它们都指向同一个Book对象。因此，当temp.setPrice(99.9)被调用时，它实际上改变了book对象的状态。

最后，当控制返回到main方法并再次调用book.getInfo()时，打印出的信息显示书的价格已经被改变为99.9。

temp 是 fun 方法的参数，它是一个引用类型的变量。当 fun 方法执行完毕，栈帧被移除，temp 变量的生命周期结束。在这个例子中，即使 temp 的生命周期结束了，Book 对象仍然通过 main 方法中的 book 变量被引用，因此它不会被垃圾回收。【只有当程序结束或者没有任何引用指向 Book 对象时，垃圾回收器才可能回收这个对象的内存。】

示意图如下：

无论变量是基本类型还是引用类型，作为参数传递给方法的值都会被复制以供被调用的方法使用。对于基本变量，变量的值被传递给方法。对于引用变量，它是一个引用。

为加深认识，下面再补充两个参数传递例子

一个基本类型的例子：

public class Test {
    public static void change(int value) {
        value = 55;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int value = 22;
        System.out.println("Before: " + value);
        change(value);
        System.out.println("After: " + value);
    }
}

在这个例子中，我们在main方法中定义了一个变量value，并将其传递给change方法。在change方法中，我们试图修改value的值。然而，当我们运行这个程序时，会发现value的值并没有被改变。这是因为value是按值传递的，change方法接收的是value的一个副本，对这个副本的修改不会影响到原始的value。

一个引用类型的例子：

public class Test {
    public static void change(StringBuilder builder) {
        builder.append(" world");
    }

    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder builder = new StringBuilder("Hello");
        System.out.println("Before: " + builder);
        change(builder);
        System.out.println("After: " + builder);
    }
}

在这个例子中，StringBuilder是可变的字符串类。我们在main方法中定义了一个StringBuilder对象，并将其传递给change方法。在change方法中，我们通过这个对象的引用来修改它的状态。当我们运行这个程序时，会发现builder的状态确实被改变了。这是因为builder是按值传递的，change方法接收的是builder的一个副本，这个副本和原始的builder指向的是同一个对象，所以通过这个副本可以修改原始对象的状态。

然而，如果我们试图在change方法中改变builder的引用，例如：

public static void change(StringBuilder builder) {
builder = new StringBuilder("Hello world");
}

这时，当我们运行程序时，会发现builder的状态并没有被改变。这是因为change方法接收的是builder的一个副本，这个副本和原始的builder指向的是同一个对象，但是当我们在change方法中改变这个副本的引用时，原始的builder的引用并没有被改变，它们现在指向的是两个不同的对象。

总之，无论是基本类型还是引用类型，Java中的参数传递方式都是按值传递。但是由于基本类型和引用类型的特性不同，它们在方法参数传递时的行为看起来是不同的。

☆ 生命周期：基本类型的生命周期随着它所在的函数或者对象的生命周期，当函数返回或者对象被销毁时，基本类型的变量也会被销毁。而引用类型的对象，即使没有任何引用指向它，也不会立即被销毁，需要等待垃圾回收器的回收（时间点是不确定的，依赖于垃圾回收器的实现）。

基本类型（Primitive Types）

基本类型包括int、long、short、byte、float、double、boolean和char。这些类型的变量直接存储实际的值，并且通常位于栈（Stack）内存上。栈内存主要用于存储方法调用的上下文和局部变量。

基本类型的生命周期如下：

当基本类型的变量在方法中被声明时，它的生命周期开始。

变量的值存在于方法的栈帧中，这个栈帧对应于调用该方法的线程。

当方法执行完毕，栈帧被移除，所有在该栈帧中的局部基本类型变量也随之被销毁。

对于类的成员变量（字段）来说，基本类型的生命周期与其所属的对象相同。