为什么Java中你写的swap()函数无法实现两数交换？你真的深入了解Java中的栈和堆了吗？

小咪咪 2024-04-21 19:31 14阅读 0赞

> 作为一个Java初学者，相信我们都会写过swap(int a,int b)函数，然后写完运行之后我们会发现，它其实无法完成我们对两个数交换的要求，这是为什么呢？要解决这个问题，我们需要了解到JVM中的栈区和堆区两个。

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### ?JVM的栈区和堆区： ###

栈：栈区是一个数据结构，它的特点是先进后出，栈中存储的是方法的临时变量（局部变量和形参），它随着方法栈帧（方法在调用过程中申请的一块空间）一同存在和销毁，当方法调用结束，方法栈桢弹出，方法中所有的临时变量全部销毁。

堆：在Java中所有使用关键字new产生的对象都储存在堆中，对于new出来的引用数据类型而言，保存它的是一块堆内存的地址。

代码示例：

public static void main(String[] args) {
        
            int[] arr=new int[]{
        10,20};
        }

> 对于上述代码的解释：  
> 1.该语句在堆上产生了一个数组对象，数组对象保存了两个数组元素10和20，在堆中存储。  
> 2.在栈上开辟了一个局部引用数据类型变量arr保存了堆中数组的首地址。

> 若是理解不透彻，详细可以去看这篇带图讲解的博客，：[Java中基本数据类型和引用数据类型存放的位置（栈内存和堆内存）][Java]

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### ?为什么swap()无法实现交换两个数呢？ ###

代码：

package Java_1;
    
    public class test {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            int x=10;
            int y=20;
            swap(x,y);
            System.out.println("在main方法中 ： "+"x = "+x+",y = "+y);
        }
        private static void swap(int x, int y) {
        
            int tmp=x;
            x=y;
            y=tmp;
            System.out.println("在swap方法中 ： "+"x = "+x+",y = "+y);
        }
    }

结果输出：  
![在这里插入图片描述][36ee5a49d4d747e09e8ee3a6bf5d9e2a.png]  
原因：

> 首先是main方法先入栈，栈中存储main方法的形参args和临时变量x、y，然后main方法运行到swap()函数处卡住，等待swap()运行结束，于是产生一个swap()栈帧压入栈中，swap中存储形参x、y和临时变量tmp，交换结束之后形参完成交换，但是不影响main方法中的x、y值，之后swap()运行到函数末尾，所以swap()出栈，里面的x、y、tmp变量全部被销毁，所以main中的x、y无法完成交换，最后main方法也会运行到结尾而出栈被销毁。总的来说，完成交换的是swap()中的形参变量，而main方法中的x、y没有改变。

图示：  
![在这里插入图片描述][0d1556b576b44079ac87391afff3205e.png]

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### ?如何使用swap()实现交换两个数呢？ ###

代码（使用arr数组来实现两数交换）：

package Java_1;
    
    public class test {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            int[] arr=new int[]{
        10,20};
            swap(arr);
            System.out.println("在main方法中 ： "+"arr[0] = "+arr[0]+",arr[1] = "+arr[1]);
        }
        private static void swap(int[] Arr) {
        
            int tmp=Arr[0];
            Arr[0]=Arr[1];
            Arr[1]=tmp;
            System.out.println("在swap方法中 ： "+"arr[0] = "+Arr[0]+",arr[1] = "+Arr[1]);
        }
    }

结果输出：  
![在这里插入图片描述][6aa7c2c2e07d41feb1aab07bc182bc74.png]  
原因：

> 首先是main方法先入栈，栈中存储main方法的形参args和临时变量arr，其中arr存储的是数组首元素的地址，数组的元素存储在堆中，然后产生一个swap()栈帧压入栈中，swap中的形参Arr接收的是main方法中的arr变量，也就是数组元素的首地址，所以Arr和arr可以看作是共同控制堆中数组的一个变量(类似于两个遥控器，可以共同操控一个东西)，swap()运行完成之后,虽然Arr会被销毁，但是arr仍然可以访问堆中已经被交换的元素，一个遥控器坏了另外一个仍然可以使用，所以它可以完成元素的交换。

图示：  
![在这里插入图片描述][e229ef18f14844cea32244513b95928f.png]

[Java]: https://blog.csdn.net/qq_53130059/article/details/123967228
[36ee5a49d4d747e09e8ee3a6bf5d9e2a.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/21/d0d18a1f51db4e4d8e271b896a1c9246.png
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