如何理解Java中的自动拆箱和自动装箱？

2023-07-18 20:29:04

小伟刚毕业时面的第一家公司就被面试官给问住了，记忆尤深啊...

如何理解Java中的自动拆箱和自动装箱？

自动拆箱？自动装箱？什么鬼，听都没听过啊，这...这..知识盲区...

回到家后小伟赶紧查资料，我透，这不就是问基本类型跟封装类型吗，面试官整啥名词呢...

别问结果，问就是没过。

1、什么是自动装箱，自动拆箱

定义：基本数据类型和包装类之间可以自动地相互转换

理解：装箱就是自动将基本数据类型转换为封装类型，拆箱就是自动将封装类型转换为基本数据类型。

我们知道，Java中提供了四大类基本数据类型，分别是：整数、浮点数、字符型和布尔型，其中：

整数包含：byte、int、short、long
浮点数包含：float、double
字符类型：char
布尔类型：boolean

基本数据类型相信大家一定很熟悉了吧，来来来，说说他们的取值范围~

数据类型	取值范围
byte	-128 ~ 127
short	-32786 ~ 32767
int	-4294967296 ~ 4294967295
long	-2^64^ ~ 2^64^ -1
float	3.4e-038 ~ 3.4e+038
double	1.7e-308 ~ 1.7e+308
char	\u0000 ~ \uffff
boolean	true 、false

日常开发中，靠这些基本数据类型几乎能够满足我们的需求，但是基本类型终究不是对象，往重了说不满足面向对象的开发思想，往轻了说就是使用不方便。怎么讲？例如做一些数据类型转换，获取int数据类型的取值范围等等。

我们知道，类的优点在于它可以定义成员变量、成员方法，提供丰富便利的功能，因此Java在JDK1.0的时候就设计了基本数据类型的包装类，而在JDK1.5中引入了新特性：自动装箱和拆箱。

我们来看一下基本类型跟封装类型之间的对应关系：

数据类型	封装类
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character
boolean	Boolean

2、使用包装类型后的便捷

我们以上边提到的数据类型转换为例，看看使用包装类型后的便捷性。

小伟在数据库中存放商品库存用的是 varchar 类型来存储的，所以在代码中的实体与之对应的是 String，那么问题来了，既然是库存，那么势必就要用到加减乘除之类的运算，所以就需要先转换成 数值类型(int\long\float等)来运算，我们看一下通过包装类是如何快速转换的「int\long\float」：

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        // 数据库中的商品数量 number

        String number = "666";

        // 借助封装了 Integer 转换为 int

        int intVal = Integer.valueOf(number);

        // 借助封装了 Float 转换为 float

        float floatVal = Float.valueOf(number);

        // 借助封装了 Long 转换为 long

        long longVal = Long.valueOf(number);

        // 依次输出三个值的内容

        System.out.println("int="+intVal);

        System.out.println("floatVal="+floatVal);

        System.out.println("longVal="+longVal);

    }

}

3、落实自动装箱、拆箱

看完了包装类型的便捷性后，我们再来落实到自动装箱、自动拆箱上...

怎么就自动装箱，自动拆箱了呢？

上一段代码，看看哪是自动装箱跟自动拆箱：

// 自动装箱

1. Integer a = 100;

// 自动拆箱

2. int b = a;

自动装箱，相当于Java编译器替我们执行了 Integer.valueOf(XXX);

自动拆箱，相当于Java编译器替我们执行了Integer.intValue(XXX);

我们证实一下，首先通过 javac 编译得到 class 文件，接着反编译看看：

指令为：javap -c class文件名，得到下图所示：

看完编译器替我们做的，接下来我们再通过源码看看，首先是自动装箱 valueOf() 方法:

public static Integer valueOf(int i) {

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

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

 return new Integer(i);

}

我们可以看到，首先是if方法，对传入的int 数值进行判断，如果 i >= -128 且i <= 127 那么就会从IntegerCache缓存中获取指定数字的封装类，如果不存在则 new 出一个新的封装类，关于 IntegerCache ，其内部实现了一个Integer的静态常量数组，在类加载的时候，执行static静态块进行初始化-128~127之间的Integer对象，存放到cache数组中，cache属于常量，存放在java的方法区中，对方法区不太了解的小伙伴可以先留空，后面我会单独水一篇的~

额外补充一下：上边我们只看了Integer封装类的自动装箱方法，从方法中我们了解了在-128~127之间使用了缓存，那么是不是意味着别的封装类也是这样呢？其实不是的，首先Integer使用缓存原因是该区间会被经常使用到，且数量个数比较确定，就256个值，所以为了提高效率，防止每次自动装箱都创建一次对象实例，然后就你懂得~，而double、float浮点型是没有使用缓存的，因为小数点的原因，所以在这个区间范围内个数是比较泛的，即不适合缓存，没有意义。

我们通过一段代码看看这个缓存的效果吧：

public class Test2 {

    public static void main(String[] args) {

        Integer a = 100;

        Integer b = 100;

        Integer c = 200;

        Integer d = 200;

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

        System.out.println(a==b); // 打印false

    }

}

接着再来看自动拆箱 intValue() 方法：

private final int value;

public int intValue() {

 return value;

}

这个方法就比较简单了，调用时直接返回了基本数据类型的 value 值。

至此我们看完了自动装箱、自动拆箱，以Integer为例我们知道了使用 valueOf() 方法实现装箱，使用 intValue() 方法实现拆箱，接下来我们再结合几行代码重新回顾一下：

1. Integer a = new Integer(100);

2. Integer b = 100;

3. b+=100;

第一行代码：new 了一个 Integer 对象实例，将 int 类型的数据传入包装成了 Integer 类型。
第二行代码：首先我们知道 100 是 int 类型的，但是等待复制的 b 是 Integer 类型，此时就用到了自动装箱，b = Integer.valueOf(100)，将100包装成包装类了「通过反编译验证」
第三行代码：用到了自动装箱+自动拆箱，b = b + 100 = Integer.intValye(b) + 100 此时计算结果得到的应该是 int 类型的 b，但是 b 又被限定了是 Integer 类型，所以就又要用到 Integet.valueOf() 自动装箱。