[轉載] 什么是Java中的自動拆裝箱 integer

參考鏈接： Java中autoboxing自動裝箱整數對象的比較

本文主要介紹Java中的自動拆箱與自動裝箱的有關知識。?

1、基本數據類型? ?

基本類型，或者叫做內置類型，是Java中不同于類(Class)的特殊類型。它們是我們編程中使用最頻繁的類型。?

Java是一種強類型語言，第一次申明變量必須說明數據類型，第一次變量賦值稱為變量的初始化。?

Java基本類型共有八種，基本類型可以分為三類：?

字符類型char?

布爾類型boolean?

整數類型byte、short、int、long?

浮點數類型float、double。?

Java中的數值類型不存在無符號的，它們的取值范圍是固定的，不會隨著機器硬件環境或者操作系統的改變而改變。?

實際上，Java中還存在另外一種基本類型void，它也有對應的包裝類java.lang.Void，不過我們無法直接對它們進行操作。?

基本數據類型有什么好處我們都知道在Java語言中，new一個對象是存儲在堆里的，我們通過棧中的引用來使用這些對象；所以，對象本身來說是比較消耗資源的。?

對于經常用到的類型，如int等，如果我們每次使用這種變量的時候都需要new一個Java對象的話，就會比較笨重。?

所以，和C++一樣，Java提供了基本數據類型，這種數據的變量不需要使用new創建，他們不會在堆上創建，而是直接在棧內存中存儲，因此會更加高效。?

整型的取值范圍?

Java中的整型主要包含byte、short、int和long這四種，表示的數字范圍也是從小到大的，之所以表示范圍不同主要和他們存儲數據時所占的字節數有關。?

先來個簡答的科普，1字節=8位（bit）。java中的整型屬于有符號數。?

先來看計算中8bit可以表示的數字：?

最小值：10000000 （-128）(-2^7) 最大值：01111111（127）(2^7-1) 整型的這幾個類型中，?

byte：byte用1個字節來存儲，范圍為-128(-2^7)到127(2^7-1)，在變量初始化的時候，byte類型的默認值為0。?

short：short用2個字節存儲，范圍為-32,768 (-2^15)到32,767 (2^15-1)，在變量初始化的時候，short類型的默認值為0，一般情況下，因為Java本身轉型的原因，可以直接寫為0。?

int：int用4個字節存儲，范圍為-2,147,483,648 (-2^31)到2,147,483,647 (2^31-1)，在變量初始化的時候，int類型的默認值為0。?

long：long用8個字節存儲，范圍為-9,223,372,036,854,775,808 (-2^63)到9,223,372,036, 854,775,807 (2^63-1)，在變量初始化的時候，long類型的默認值為0L或0l，也可直接寫為0。?

超出范圍怎么辦上面說過了，整型中，每個類型都有一定的表示范圍，但是，在程序中有些計算會導致超出表示范圍，即溢出。如以下代碼：?

int i = Integer.MAX_VALUE;

int j = Integer.MAX_VALUE;

int k = i + j;

System.out.println("i (" + i + ") + j (" + j + ") = k (" + k + ")");?

輸出結果：i (2147483647) + j (2147483647) = k (-2)?

這就是發生了溢出，溢出的時候并不會拋異常，也沒有任何提示。所以，在程序中，使用同類型的數據進行運算的時候，一定要注意數據溢出的問題。?

2、包裝類型?

Java語言是一個面向對象的語言，但是Java中的基本數據類型卻是不面向對象的，這在實際使用時存在很多的不便，為了解決這個不足，在設計類時為每個基本數據類型設計了一個對應的類進行代表，這樣八個和基本數據類型對應的類統稱為包裝類(Wrapper Class)。?

包裝類均位于java.lang包，包裝類和基本數據類型的對應關系如下表所示?

基本數據類型? ? 包裝類?

byte? ? ? ? ? Byte

boolean? ? ? ?Boolean

short? ? ? ? ?Short

char? ? ? ? ? Character

int? ? ? ? ? ?Integer

long? ? ? ? ? Long

float? ? ? ? ?Float

double? ? ? ? Double?

?在這八個類名中，除了Integer和Character類以后，其它六個類的類名和基本數據類型一致，只是類名的第一個字母大寫即可。?

為什么需要包裝類很多人會有疑問，既然Java中為了提高效率，提供了八種基本數據類型，為什么還要提供包裝類呢？?

這個問題，其實前面已經有了答案，因為Java是一種面向對象語言，很多地方都需要使用對象而不是基本數據類型。比如，在集合類中，我們是無法將int 、double等類型放進去的。因為集合的容器要求元素是Object類型。?

為了讓基本類型也具有對象的特征，就出現了包裝類型，它相當于將基本類型“包裝起來”，使得它具有了對象的性質，并且為其添加了屬性和方法，豐富了基本類型的操作。?

3、拆箱與裝箱?

那么，有了基本數據類型和包裝類，肯定有些時候要在他們之間進行轉換。比如把一個基本數據類型的int轉換成一個包裝類型的Integer對象。?

我們認為包裝類是對基本類型的包裝，所以，把基本數據類型轉換成包裝類的過程就是打包裝，英文對應于boxing，中文翻譯為裝箱。?

反之，把包裝類轉換成基本數據類型的過程就是拆包裝，英文對應于unboxing，中文翻譯為拆箱。?

在Java SE5之前，要進行裝箱，可以通過以下代碼：?

Integer i = new Integer(10);?

4、自動拆箱與自動裝箱?

在Java SE5中，為了減少開發人員的工作，Java提供了自動拆箱與自動裝箱功能。?

自動裝箱: 就是將基本數據類型自動轉換成對應的包裝類。?

自動拆箱：就是將包裝類自動轉換成對應的基本數據類型。?

Integer i =10;? //自動裝箱

int b= i;? ? ?//自動拆箱?

Integer i=10 可以替代 Integer i = new Integer(10); 這就是因為Java幫我們提供了自動裝箱的功能，不需要開發者手動去new一個Integer對象。?

5、自動裝箱與自動拆箱的實現原理?

既然Java提供了自動拆裝箱的能力，那么，我們就來看一下，到底是什么原理，Java是如何實現的自動拆裝箱功能。?

我們有以下自動拆裝箱的代碼：?

public static? void main(String[]args){

? ? Integer integer=1; //裝箱

? ? int i=integer; //拆箱

}

對以上代碼進行反編譯后可以得到以下代碼：

public static? void main(String[]args){

? ? Integer integer=Integer.valueOf(1);?

? ? int i=integer.intValue();?

?從上面反編譯后的代碼可以看出，int的自動裝箱都是通過Integer.valueOf()方法來實現的，Integer的自動拆箱都是通過integer.intValue來實現的。如果讀者感興趣，可以試著將八種類型都反編譯一遍，你會發現以下規律：?

自動裝箱都是通過包裝類的valueOf()方法來實現的.自動拆箱都是通過包裝類對象的xxxValue()來實現的。?

6、哪些地方會自動拆裝箱?

我們了解過原理之后，在來看一下，什么情況下，Java會幫我們進行自動拆裝箱。前面提到的變量的初始化和賦值的場景就不介紹了，那是最簡單的也最容易理解的。?

我們主要來看一下，那些可能被忽略的場景。?

場景一、將基本數據類型放入集合類?

我們知道，Java中的集合類只能接收對象類型，那么以下代碼為什么會不報錯呢？?

List<Integer> li = new ArrayList<>();

for (int i = 1; i < 50; i ++){

? ? li.add(i);

將上面代碼進行反編譯，可以得到以下代碼：?

List<Integer> li = new ArrayList<>();

for (int i = 1; i < 50; i += 2){

? ? li.add(Integer.valueOf(i));

以上，我們可以得出結論，當我們把基本數據類型放入集合類中的時候，會進行自動裝箱。?

場景二、包裝類型和基本類型的大小比較?

有沒有人想過，當我們對Integer對象與基本類型進行大小比較的時候，實際上比較的是什么內容呢？看以下代碼：?

Integer a=1;

System.out.println(a==1?"等于":"不等于");

Boolean bool=false;

System.out.println(bool?"真":"假");?

對以上代碼進行反編譯，得到以下代碼：?

Integer a=1;

System.out.println(a.intValue()==1?"等于":"不等于");

Boolean bool=false;

System.out.println(bool.booleanValue?"真":"假");?

可以看到，包裝類與基本數據類型進行比較運算，是先將包裝類進行拆箱成基本數據類型，然后進行比較的。?

場景三、包裝類型的運算?

有沒有人想過，當我們對Integer對象進行四則運算的時候，是如何進行的呢？看以下代碼：?

Integer i = 10;

Integer j = 20;

System.out.println(i+j);?

反編譯后代碼如下：?

Integer i = Integer.valueOf(10);

Integer j = Integer.valueOf(20);

System.out.println(i.intValue() + j.intValue());?

我們發現，兩個包裝類型之間的運算，會被自動拆箱成基本類型進行。?

場景四、三目運算符的使用?

這是很多人不知道的一個場景，作者也是一次線上的血淋淋的Bug發生后才了解到的一種案例。看一個簡單的三目運算符的代碼：?

boolean flag = true;

Integer i = 0;

int j = 1;

int k = flag ? i : j;?

很多人不知道，其實在int k = flag ? i : j;這一行，會發生自動拆箱。反編譯后代碼如下：?

boolean flag = true;

Integer i = Integer.valueOf(0);

int j = 1;

int k = flag ? i.intValue() : j;?

這其實是三目運算符的語法規范：當第二，第三位操作數分別為基本類型和對象時，其中的對象就會拆箱為基本類型進行操作。?

因為例子中，flag ? i : j;片段中，第二段的i是一個包裝類型的對象，而第三段的j是一個基本類型，所以會對包裝類進行自動拆箱。如果這個時候i的值為null，那么久會發生NPE。（自動拆箱導致空指針異常）?

場景五、函數參數與返回值?

這個比較容易理解，直接上代碼了：?

//自動拆箱

public int getNum1(Integer num) {

?return num;

}

//自動裝箱

public Integer getNum2(int num) {

?return num;

7、自動拆裝箱與緩存?

Java SE的自動拆裝箱還提供了一個和緩存有關的功能，我們先來看以下代碼，猜測一下輸出結果：?

public static void main(String... strings) {

? ? Integer integer1 = 3; //通過反編譯發現執行的是? Integer.valueOf(1);?

? ? Integer integer2 = 3;

? ? if (integer1 == integer2)

? ? ? ? System.out.println("integer1 == integer2");

? ? else

? ? ? ? System.out.println("integer1 != integer2");

? ? Integer integer3 = 300;

? ? Integer integer4 = 300;

? ? if (integer3 == integer4)

? ? ? ? System.out.println("integer3 == integer4");

? ? else

? ? ? ? System.out.println("integer3 != integer4");

我們普遍認為上面的兩個判斷的結果都是false。雖然比較的值是相等的，但是由于比較的是對象，而對象的引用不一樣，所以會認為兩個if判斷都是false的。?

在Java中，==比較的是對象應用，而equals比較的是值。?

所以，在這個例子中，不同的對象有不同的引用，所以在進行比較的時候都將返回false。奇怪的是，這里兩個類似的if條件判斷返回不同的布爾值。?

上面這段代碼真正的輸出結果：?

integer1 == integer2 integer3 != integer4 原因就和Integer中的緩存機制有關。在Java 5中，在Integer的操作上引入了一個新功能來節省內存和提高性能。整型對象通過使用相同的對象引用實現了緩存和重用。?

適用于整數值區間-128 至 +127。?

只適用于自動裝箱。使用構造函數創建對象不適用。?

具體的代碼實現可以閱讀Java中整型的緩存機制一文，這里不再闡述。?

-- 源碼

?public static Integer valueOf(int i) {

? ? ? ? assert IntegerCache.high >= 127;

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

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

? ? ? ? return new Integer(i);

? }?

我們只需要知道，當需要進行自動裝箱時，如果數字在-128至127之間時，會直接使用緩存中的對象，而不是重新創建一個對象。?

擴展:??

? ? ? ? int i =50;

? ? ? ? Integer i1 =50;

? ? ? ? Integer i2 =50;

? ? ? ? Integer i3 = new Integer(50);

? ? ? ? Integer i4 = new Integer(50);

? ? ? ? Integer i5 = 300;

? ? ? ? Integer i6 = 300;

? ? ? ? System.out.println(i == i1);// true；i1 自動拆箱變成基本類型,兩基本類型比較值

? ? ? ? System.out.println(i == i3);// true； i3自動拆箱變成基本類型,兩基本類型比較值

? ? ? ? System.out.println(i1 == i2);// true; i1和i3都指向常量池中同一個地址

? ? ? ? System.out.println(i1 == i3);// false; 兩個不同的對象

? ? ? ? System.out.println(i3 == i4);// false；兩個不同的對象

? ? ? ? System.out.println(i5 == i6);// false; 自動裝箱時，如果值不在-128到127，就會創建一個新的對象

? ? System.out.println( "11".equals( 11 ));//false; 不同類型之間的額比較?

其中的javadoc詳細的說明了緩存支持-128到127之間的自動裝箱過程。最大值127可以通過-XX:AutoBoxCacheMax=size修改。緩存通過一個 for 循環實現。從小到大的創建盡可能多的整數并存儲在一個名為 cache 的整數數組中。這個緩存會在 Integer 類第一次被使用的時候被初始化出來。以后就可以使用緩存中包含的實例對象，而不是創建一個新的實例(在自動裝箱的情況下)。?

實際上這個功能在Java 5中引入的時候,范圍是固定的-128 至 +127。后來在Java 6中，可以通過java.lang.Integer.IntegerCache.high設置最大值。這使我們可以根據應用程序的實際情況靈活地調整來提高性能。到底是什么原因選擇這個-128到127范圍呢？因為這個范圍的數字是最被廣泛使用的。在程序中，第一次使用Integer的時候也需要一定的額外時間來初始化這個緩存。?

/**?

?* Cache to support the object identity semantics of autoboxing for values between?

?* -128 and 127 (inclusive) as required by JLS.?

?*?

?* The cache is initialized on first usage.? The size of the cache?

?* may be controlled by the {@code -XX:AutoBoxCacheMax=<size>} option.?

?* During VM initialization, java.lang.Integer.IntegerCache.high property?

?* may be set and saved in the private system properties in the?

?* sun.misc.VM class.?

?*/??

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() {}??

}? ?

在Boxing Conversion部分的Java語言規范(JLS)規定如下：?

如果一個變量p的值是：?

-128至127之間的整數(§3.10.1)? ?true 和 false的布爾值 (§3.10.3)? ?‘\u0000’至 ‘\u007f’之間的字符(§3.10.4) 范圍內的時，將p包裝成a和b兩個對象時，可以直接使用a==b判斷a和b的值是否相等。?

補充:??

?注意，Integer、Short、Byte、Character、Long這幾個類的valueOf方法的實現是類似的。? Double、Float的valueOf方法的實現是類似的。?

而其中double和float又有所不同，我們就以double為例子，貼出代碼討論：?

public class Test {

? /**

? ?* Double

? ?*/

? public static void first() {

? ? Double i1 = 100.0;

? ? Double i2 = 100.0;

? ? Double i3 = 200.0;

? ? Double i4 = 200.0;

? ? System.out.println(i1 == i2);//false

? ? System.out.println(i3 == i4);//false

? }

? /**

? ?* 測試方法

? ?*/

? public static void main(String[] args) {

? ? first();

? }

}

注意為什么上面的代碼的輸出結果都是false呢？同樣的我們依舊以Double類中的valueOf方法來討論，貼出源碼就一目了然了：

? public static Double valueOf(double d) {

? ? return new Double(d);

? }

也就是說不管你的double是什么范圍的值，他都是給你返回一個新的對象。float同double，就不過多贅述了。?

8、自動拆裝箱帶來的問題? ?

當然，自動拆裝箱是一個很好的功能，大大節省了開發人員的精力，不再需要關心到底什么時候需要拆裝箱。但是，他也會引入一些問題。包裝對象的數值比較，不能簡單的使用==，雖然-128到127之間的數字可以，但是這個范圍之外還是需要使用equals比較。?

前面提到，有些場景會進行自動拆裝箱，同時也說過，由于自動拆箱，如果包裝類對象為null，那么自動拆箱時就有可能拋出NPE。?

如果一個for循環中有大量拆裝箱操作，會浪費很多資源。?

性能問題

首先在堆內存中創建對象的消耗肯定是要比使用棧內存要多的，同時在自動拆裝箱的時候，也有一定的性能消耗，如果在數據量比較大，或者是循環的情況下，頻繁的拆裝箱并且生成包裝類的時候，對性能的影響就是一星半點了，所以不是特殊的需求，例如上述被集合持有的情況，還是使用基本類型而不是包裝類?

在循環的時候?

Integer sum = 0;

?for(int i=1000; i<5000; i++){

? ?sum+=i;

上面的代碼sum+=i可以看成sum = sum + i，在sum被+操作符操作的時候，會對sum進行自動拆箱操作，進行數值相加操作，最后發生自動裝箱操作轉換成Integer對象。其內部變化如下?

sum = sum.intValue() + i;

Integer sum = new Integer(result);?

sum為Integer類型，在上面的循環中會創建4000個無用的Integer對象，在這樣龐大的循環中，會降低程序的性能并且加重了垃圾回收的工作量。因此在我們編程時，需要注意到這一點，正確地聲明變量類型，避免因為自動裝箱引起的性能問題?

再舉一個例子，在Java中的HashMap的性能也受到自動拆裝箱的影響因為HashMap接收的參數類型是HashMap <Object, Object>，所以在增刪改查的時候，都會對Key值進行大量的自動拆裝箱，為了解決這個問題，Java提供了SparseArray，包括SparseBoolMap, SparseIntMap, SparseLongMap, LongSparseMap,所接受的Key值都是基本類型的值，例如SparseIntMap就是SparseIntMap<int, Object>,在避免了大量自動拆裝箱的同時，還降低的內存消耗。這里就點到為止，具體的數據結構的問題我們就不深入了?

2. 重載與自動裝箱?

在Java5之前，value(int i)和value(Integer o)是完全不相同的方法，開發者不會因為傳入是int還是Integer調用哪個方法困惑，但是由于自動裝箱和拆箱的引入，處理重載方法時稍微有點復雜，例如在ArrayList中，有remove(int index)和remove(Object o)兩個重載方法，如果集合持有三個Integer類型值為3,1,2的對象，我們調用remove(3), 是調用了remove的哪個重載方法？remove掉的是值為3的對象，還是remove了index為3，值為2的那個對象呢？其實問題就是，參數3是否會被自動打包呢？答案是：不會，在這種情況下，編譯器不會進行自動拆裝箱，所以調用的是remove(int index),index為3值為2的這個Integer對象會被remove?

通過以下例子我們可以驗證?

public void testAutoBoxing(int i){

? ? System.out.println("primitive argument");

}

public void testAutoBoxing(Integer integer){

? ? System.out.println("wrapper argument");

}

//calling overloaded method

int value = 1;

test(value); //no autoboxing?

Integer iValue = value;

test(iValue); //no autoboxing

Output:

primitive argument

wrapper argument?

3. 緩存值問題?

4. 警惕NullPointerException?

我們在使用基本類型的時候，在聲明的時候即使我們沒有對變量進行賦值，編譯器也會自動的為其賦予初始值，比如int值就是0，boolean就是flase，所以我們在使用基本類型的時候，是不會出現NullPointerException的，但在使用包裝類的時候，我們就要注意這個問題了，不能因為有自動拆裝箱這個語法糖，就忘記了包裝類和基本類型的區別，將其同等對待了，如果你沒有在使用包裝類的時候通過顯式、或是通過自動裝箱機制為其賦值，在你取出值、或是通過自動拆箱使用該值的時候，就會發生NullPointerException，這個是大家要注意的?

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