从虚拟机栈&字节码角度来聊聊值传递

面试中聊到了值传递，临场尝试用虚拟机栈的角度去解释值传递的过程，讲的稍微有些混乱，在这里对这次讨论做一下整理。

值传递 & 引用传递

首先先明确，程序设计语言中有两类将值传递给方法的方式：

值传递：方法的形参是实参值的拷贝
引用传递：方法接收的直接是实参所引用的对象在堆中的地址，不会创建副本，对形参的修改将影响到实参。

在 Java 中，只提供了值传递的方式。

从 JVM 虚拟机栈的角度看值传递

从 JVM 虚拟机栈的角度来看，方法调用时的参数传递本质上是通过「调用方法栈帧的操作数栈」向「被调用方法栈帧的局部变量表」复制数据的过程，且所有参数传递均是「值传递」。以下通过一个具体案例和 JVM 字节码解析完整过程：

示例代码与 JVM 内存结构

public class ParameterDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int[] arr = {1, 2, 3};
        modify(a, arr);
    }

    public static void modify(int num, int[] array) {
        num = 20;
        array[0] = 100;
    }
}

JVM 内存结构关键组件

虚拟机栈（Stack）：每个线程独有，存储栈帧（Frame）。
栈帧（Frame）：包含局部变量表（Local Variables）、操作数栈（Operand Stack）、动态链接等。
堆（Heap）：存储对象实例和数组。

参数传递的详细过程

步骤 1：main 方法栈帧初始化

局部变量表：

操作数栈：初始为空。

步骤 2：调用 `modify(a, arr)` 前的准备

加载参数到操作数栈：

通过 iload_1 将局部变量表索引 1（a=10）压入操作数栈。
通过 aload_2 将局部变量表索引 2（arr 的引用地址）压入操作数栈。 操作数栈状态：

   | 10    |
   | arr@  |

触发方法调用指令：

   invokestatic ParameterDemo.modify(int, int[]) // 调用静态方法

步骤 3：创建 `modify` 方法栈帧

新建栈帧：

局部变量表大小 = 参数数量 + 可能的额外空间（如 this，但此处是静态方法无 this）。
参数复制：将操作数栈中的值按顺序复制到新栈帧的局部变量表。 modify 栈帧的局部变量表：

步骤 4：执行 `modify` 方法体

修改 num：

   num = 20; // 对应字节码：bipush 20 -> istore_0

将 20 压入操作数栈，再存储到局部变量表索引 0。
仅修改副本，原 main 中的 a 仍为 10。 局部变量表更新：索引变量名值 0 num 20

修改 array[0]：

   array[0] = 100; // 对应字节码：aload_1 -> iconst_0 -> bipush 100 -> iastore

通过局部变量表索引 1（array）获取引用地址，找到堆中的数组对象。
修改堆中数组第 0 个元素为 100。
堆数据被修改，main 中的 arr 指向同一对象，因此变化可见。 堆内存变化：

   原数组：[1, 2, 3]
   修改后：[100, 2, 3]

步骤 5：方法返回与栈帧销毁

modify 方法执行完毕：

弹出 modify 栈帧，回到 main 方法栈帧。
操作数栈恢复为空，继续执行后续指令（此处无更多操作）。

最终内存状态：

main 中的 a 保持 10（基本类型值未变）。
main 中的 arr[0] 变为 100（堆数据被修改）。

关键结论

值传递的本质：

基本类型：传递值的副本，修改副本不影响原值。
引用类型：传递引用地址的副本，副本与原引用指向同一堆对象，因此通过副本修改对象内容会影响原数据，但修改引用本身（如 array = null）不影响原引用。

JVM 操作规范：

参数通过操作数栈传递，复制到被调用方法的局部变量表。
方法调用通过 invokestatic、invokevirtual 等指令实现，参数按顺序压栈。
堆数据由所有线程共享，栈帧销毁不影响堆中已修改的数据。

字节码验证

通过 javap -c ParameterDemo.class 查看字节码：

public static void main(java.lang.String[]);
  Code:
     0: bipush        10      // 将10压入操作数栈
     2: istore_1              // 存储到局部变量表索引1（a=10）
     3: iconst_3              // 准备创建数组
     4: newarray       int
     6: dup
     7: astore_2              // 存储数组引用到索引2（arr）
     ...
    16: iload_1               // 加载a的值到操作数栈
    17: aload_2               // 加载arr的引用到操作数栈
    18: invokestatic  #2      // 调用modify方法
    21: return

public static void modify(int, int[]);
  Code:
     0: bipush        20      // 将20压入操作数栈
     2: istore_0              // 存储到局部变量表索引0（num=20）
     3: aload_1               // 加载array引用
     4: iconst_0
     5: bipush        100
     7: iastore               // 修改堆中数组元素
     8: return

结论：字节码明确展示了参数传递和修改过程，与上述分析完全一致。