JavaStudy——Java之自动拆箱与自动装箱

2022-10-30 22:31:02

java基本类型介绍

java中，基本数据类型一共有8种，详细信息如下表：

类型	大小	范围	默认值
byte	8	-128 - 127	0
short	16	-32768 - 32768	0
int	32	-2147483648-2147483648	0
long	64	-9233372036854477808-9233372036854477808	0
float	32	-3.40292347E+38-3.40292347E+38	0.0f
double	64	-1.79769313486231570E+308-1.79769313486231570E+308	0.0d
char	16	\u0000 - u\ffff	\u0000
boolean	16	true/false	false

Java语言是一种面向对象的语言，但是Java中的基本数据类型却是不面向对象的，这在实际使用时存在很多的不便，为了解决这个不足，设计者将每个基本数据类型单独封装成一个类，这八个和基本数据类型对应的类统称为包装类（Wrapper Class）。

1.什么是自动拆箱与自动装箱

自动装箱：把基本类型用它们对应的包装类包装起来，使它们具有对象的特质，可以调用所对应的包装类所定义的方法，比如toString()等。

举个例子：

   Integer i0 = new Integer(0);

   Integer i1 = 2;

   Integer i1_ = Integer.valueOf(2);

上面的三行代码第一行是最基本的创建一个integer对象的方式。第二行代码就是我们这里要讲的自动装箱。而第三行代码就是第二行代码的本质，也就是说，当你使用自动装箱来得到一个引用数据类型时，jvm实际上调用了valueOf()方法，稍后我们会去研究一下java源码。

自动拆箱：跟自动装箱的方向相反，将Integer及Double这样的包装类的对象重新简化为基本类型的数据。

举个例子：

        1.System.out.println(i1+2);

这句代码就使用了自动拆箱。i1是我们上面通过自动装箱得到的一个integer对象，而这个对象是不能直接进行四则运算的，但是我们却给它+2，这样就必须将integer对象转变为基本数据类型（int），这个过程就是自动拆箱的过程。

p.s.所谓自动，就是说这个过程并不需要程序员去完成，而是jvm自动完成的，jvm会在编译期根据语法决定是否进行装箱和拆箱动作。
另外，自动拆箱与自动装箱的jdk1.5才引入的新特性，所以如果你的jdk版本低于1.5的话，是不可以这样写的。

2.为什么会有自动拆箱与自动装箱

为什么java要提供这样一个功能呢？我的理解是这样的：
1.因为懒。假如没有自动拆箱与自动装箱，那么我们的代码是这样的：

    Integer i = new Integer(2);//假如需要一个integer的对象i，值为2

    int b=i.intValue();//又需要一个int型的值，大小与i相等

但是，有了自动拆箱与装箱，我们就可以这么写：

        Integer i = 2;

        int b = i;

是不是省了不少事，而且看起来代码更简洁了呢？

2.自动装箱的过程其实可以起到节约内存的作用。我们先看一个例子：

        Integer a = 1;

        Integer b = 1;

        Integer c = 144;

        Integer d = 144;

        Integer a1 = new Integer(1);

        Integer b1 = new Integer(1);

        System.out.println(a == b);         //true

        System.out.println(a.equals(b));    //true

        System.out.println(a1 == b1);       //false

        System.out.println(a1.equals(b1));  //true

        System.out.println(c == d);         //false

        System.out.println(c.equals(d));    //true

是不是很奇怪，为什么第7行为true而第12行为false呢?这是因为，在自动装箱时对于值从–128到127之间的值，它们被装箱为Integer对象后，会存在内存中被重用，始终只存在一个对象。而如果超过了从–128到127之间的值，被装箱后的Integer对象并不会被重用，即相当于每次装箱时都新建一个 Integer对象。

那么，为什么要这么设计呢？一般来说，小数字的使用频率很高，将小数字保存起来，让其始终仅有一个对象可以节约内存，提高效率。

这其实用到了一种叫做享元模式的设计模式，感兴趣的可以去研究一下这个设计模式。

3.怎么使用自动拆箱与自动装箱

使用方式通过上面的例子大家应该也都清楚了，自动拆箱与装箱实际上就是jvm帮我们去调用一些函数，这样可以使我们省不少事，代码也会看起来更简洁一些，不过在这里还有一点需要强调，先看代码：

Integer a = null;

int b = a;

这么写完全是符合java语法规范的，编译也可以正常通过，但是很明显，运行的时候回抛出空指针异常。所以在这里提醒大家，在使用自动拆箱时，一定要确保包装类的引用不为空。

4.源码剖析

上面提到了几个包装类的方法，我们一Integer类为例，来看一看java源码是什么样子的。首先是valueOf()方法：

public static Integer valueOf(int i) {

        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)

        // 没有设置的话，IngegerCache.high 默认是127

            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];

        return new Integer(i);

}

上面讲到，在自动装箱时对于值从–128到127之间的值，它们被装箱为Integer对象后，会存在内存中被重用。现在明白是为什么了吧，在调用valueOf()方法的时候，会判断你所给的数是不是在IntegerCache.low 和 i <= IntegerCache.high之间，如果是，那么他就在内存中生成唯一的对象，当你第二次想要生成它的时候，他会把第一次所生成对象的地址给你，不会重新生成。而不在这个范围里的数，你每次所生成的对象都是不同的。

自动装箱池的大小是怎么定义的呢，Integer.java中有这样一个内部类

private static class IntegerCache {

        static final int low = -128;

        static final int high;

        static final Integer cache[];

        static {

            // high value may be configured by property

            int h = 127;

            String integerCacheHighPropValue =

                sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");

            if (integerCacheHighPropValue != null) {

                try {

                    int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);

                    i = Math.max(i, 127);

                    // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE

                    h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);

                } catch( NumberFormatException nfe) {

 // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.

                }

            }

            high = h;

            cache = new Integer[(high - low) + 1];

            int j = low;

            for(int k = 0; k < cache.length; k++)

                cache[k] = new Integer(j++);

            // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)

            assert IntegerCache.high >= 127;

        }

        private IntegerCache() {}

    }

IntegerCache类（这个是jdk1.8的源码）定义了Integer自动装箱池的大小。从源码中我们可以看到，下界是写死的，就是-128，但是上界却是由参数integerCacheHighPropValue解码得来的，这就表明，其实我们可以通过改变integerCacheHighPropValue值的大小来自定义自动装箱池的大小，当然，一般没人会去改它。

Integer自动装箱池的范围是-128~127
Byte,Short,Long范围是-128~127
Character范围是0~127
Float和Double没有自动装箱池

5.总结

Java通过自动装箱和拆箱的机制，节省了部分内存开销和创建对象的开销，提高了效率同时简化了代码。在使用该机制的时候，需要注意以下几点：
1.在进行==比较的时候，在自动装箱池范围内的数据的引用是相同的，范围外的是不同的。
2。在自动拆箱时，要保证包装类的引用不为空。

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