详解 Java 中的自动装箱与拆箱

2年前 (2022) 程序员胖胖胖虎阿

216 0 0

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什么是自动装箱拆箱？很简单，下面两句代码就可以看到装箱和拆箱过程


   
   
   
 
    
    
    //自动装箱
 
    
    
    
Integer total = 
 
    
    
    99;
 
    
    
    

 
    
    
    //自动拆箱
 
    
    
    

 
    
    
    int totalprim = total;

简单一点说，装箱就是自动将基本数据类型转换为包装器类型；拆箱就是自动将包装器类型转换为基本数据类型。

下面我们来看看需要装箱拆箱的类型有哪些：

这个过程是自动执行的，那么我们需要看看它的执行过程：

反编译 class 文件之后得到如下内容：

1 javap -c StringTest

Integer total = 99;

执行上面那句代码的时候，系统为我们执行了：

Integer total = Integer.valueOf(99);

int totalprim = total;

执行上面那句代码的时候，系统为我们执行了：

int totalprim = total.intValue();

我们现在就以 Integer 为例，来分析一下它的源码：

1、首先来看看 Integer.valueOf 函数


   
   
   
 
    
    
    public 
 
    
    
    class Main {
 
    
    
    
    
 
    
    
    public static void main(String[] args) {
 
    
    
    
    
 
    
    
    //自动装箱
 
    
    
    
    Integer total = 
 
    
    
    99;
 
    
    
    

 
    
    
    
    
 
    
    
    //自定拆箱
 
    
    
    
    
 
    
    
    int totalprim = total;
 
    
    
    
    }
 
    
    
    
}

它会首先判断i的大小：如果 i 小于 -128 或者大于等于 128，就创建一个Integer对象，否则执行 SMALL_VALUES[i + 128]。

首先我们来看看 Integer 的构造函数：


   
   
   
 
    
    
    private 
 
    
    
    final 
 
    
    
    int value;
 
    
    
    

 
    
    
    

 
    
    
    public Integer(int value) {
 
    
    
    
    
 
    
    
    this.value = value;
 
    
    
    
}
 
    
    
    

 
    
    
    

 
    
    
    public Integer(String string) throws NumberFormatException {
 
    
    
    
    
 
    
    
    this(parseInt(string));
 
    
    
    
}

它里面定义了一个 value 变量，创建一个 Integer 对象，就会给这个变量初始化。第二个传入的是一个 String 变量，它会先把它转换成一个 int 值，然后进行初始化。

下面看看SMALL_VALUES[i + 128]是什么东西：


   
   
   
    
    
    
  
 
    
    
    1 
 
    
    
    private 
 
    
    
    static 
 
    
    
    final Integer[] SMALL_VALUES = 
 
    
    
    new Integer[
 
    
    
    256];

它是一个静态的 Integer 数组对象，也就是说最终 valueOf 返回的都是一个 Integer 对象。

所以我们这里可以总结一点：装箱的过程会创建对应的对象，这个会消耗内存，所以装箱的过程会增加内存的消耗，影响性能。

2、接着看看 intValue 函数


   
   
   
 
    
    
    @Override
 
    
    
    

 
    
    
    public int intValue() {
 
    
    
    
    
 
    
    
    return value;
 
    
    
    
}

这个很简单，直接返回value值即可。

相关问题

上面我们看到在 Integer 的构造函数中，它分两种情况：

1、i >= 128 || i < -128 =====> new Integer(i)

2、i < 128 && i >= -128 =====> SMALL_VALUES[i + 128]


   
   
   
 
    
    
    private 
 
    
    
    static 
 
    
    
    final Integer[] SMALL_VALUES = 
 
    
    
    new Integer[
 
    
    
    256];

SMALL_VALUES本来已经被创建好，也就是说在i >= 128 || i < -128是会创建不同的对象，在i < 128 && i >= -128会根据i的值返回已经创建好的指定的对象。

说这些可能还不是很明白，下面我们来举个例子吧：


   
   
   
 
    
    
    public 
 
    
    
    class Main {
 
    
    
    
    
 
    
    
    public static void main(String[] args) {
 
    
    
    

 
    
    
    
        Integer i1 = 
 
    
    
    100;
 
    
    
    
        Integer i2 = 
 
    
    
    100;
 
    
    
    
        Integer i3 = 
 
    
    
    200;
 
    
    
    
        Integer i4 = 
 
    
    
    200;
 
    
    
    

 
    
    
    
        System.out.println(i1==i2);  
 
    
    
    //true
 
    
    
    
        System.out.println(i3==i4);  
 
    
    
    //false
 
    
    
    
    }
 
    
    
    
}

代码的后面，我们可以看到它们的执行结果是不一样的，为什么，在看看我们上面的说明。

1、i1和i2会进行自动装箱，执行了valueOf函数，它们的值在(-128,128]这个范围内，它们会拿到 SMALL_VALUES数组里面的同一个对象 SMALL_VALUES[228]，它们引用到了同一个 Integer 对象，所以它们肯定是相等的。

2、i3 和 i4 也会进行自动装箱，执行了 valueOf 函数，它们的值大于 128，所以会执行 new Integer(200)，也就是说它们会分别创建两个不同的对象，所以它们肯定不等。

下面我们来看看另外一个例子：


   
   
   
 
    
    
    public 
 
    
    
    class Main {
 
    
    
    
    
 
    
    
    public static void main(String[] args) {
 
    
    
    

 
    
    
    
        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
 
    
    
    
    }
 
    
    
    
}

看看上面的执行结果，跟 Integer 不一样，这样也不必奇怪，因为它们的 valueOf 实现不一样，结果肯定不一样，那为什么它们不统一一下呢？

这个很好理解，因为对于 Integer，在(-128,128]之间只有固定的 256 个值，所以为了避免多次创建对象，我们事先就创建好一个大小为 256 的 Integer 数组SMALL_VALUES，所以如果值在这个范围内，就可以直接返回我们事先创建好的对象就可以了。

但是对于 Double 类型来说，我们就不能这样做，因为它在这个范围内个数是无限的。

总结一句就是：在某个范围内的整型数值的个数是有限的，而浮点数却不是。

所以在 Double 里面的做法很直接，就是直接创建一个对象，所以每次创建的对象都不一样。


   
   
   
 
    
    
    public static Double valueOf(double d) {
 
    
    
    
    
 
    
    
    return 
 
    
    
    new Double(d);
 
    
    
    
}

下面我们进行一个归类：

Integer 派别：Integer、Short、Byte、Character、Long 这几个类的 valueOf 方法的实现是类似的。

Double 派别：Double、Float 的 valueOf 方法的实现是类似的。每次都返回不同的对象。

下面对 Integer 派别进行一个总结，如下图：

下面我们来看看另外一种情况：


   
   
   
 
    
    
    public 
 
    
    
    class Main {
 
    
    
    
    
 
    
    
    public static void main(String[] args) {
 
    
    
    

 
    
    
    
        Boolean i1 = 
 
    
    
    false;
 
    
    
    
        Boolean i2 = 
 
    
    
    false;
 
    
    
    
        Boolean i3 = 
 
    
    
    true;
 
    
    
    
        Boolean i4 = 
 
    
    
    true;
 
    
    
    

 
    
    
    
        System.out.println(i1==i2);
 
    
    
    //true
 
    
    
    
        System.out.println(i3==i4);
 
    
    
    //true
 
    
    
    
    }
 
    
    
    
}

可以看到返回的都是 true，也就是它们执行 valueOf 返回的都是相同的对象。


   
   
   
 
    
    
    public static Boolean valueOf(boolean b) {
 
    
    
    
    
 
    
    
    return b ? Boolean.TRUE : Boolean.FALSE;
 
    
    
    
}

可以看到它并没有创建对象，因为在内部已经提前创建好两个对象，因为它只有两种情况，这样也是为了避免重复创建太多的对象。


   
   
   
 
    
    
    public 
 
    
    
    static 
 
    
    
    final Boolean TRUE = 
 
    
    
    new Boolean(
 
    
    
    true);
 
    
    
    

 
    
    
    

 
    
    
    public 
 
    
    
    static 
 
    
    
    final Boolean FALSE = 
 
    
    
    new Boolean(
 
    
    
    false);

上面把几种情况都介绍到了，下面来进一步讨论其他情况。


   
   
   
    
    
    
 Integer num1 = 
 
    
    
    400;  
 
    
    
    

 
    
    
    int num2 = 
 
    
    
    400;  
 
    
    
    
System.out.println(num1 == num2); 
 
    
    
    //true
 
    
    
    

 
    
    
    // 说明num1 == num2进行了拆箱操作
 
    
    
    
Integer num1 = 
 
    
    
    100;  
 
    
    
    

 
    
    
    int num2 = 
 
    
    
    100;  
 
    
    
    
System.out.println(num1.equals(num2));  
 
    
    
    //true

我们先来看看equals源码：


   
   
   
 
    
    
    @Override
 
    
    
    

 
    
    
    public boolean equals(Object o) {
 
    
    
    
    
 
    
    
    return (o 
 
    
    
    instanceof Integer) && (((Integer) o).value == value);
 
    
    
    
}

我们指定 equal 比较的是内容本身，并且我们也可以看到 equal 的参数是一个 Object 对象，我们传入的是一个 int 类型，所以首先会进行装箱，然后比较，之所以返回 true，是由于它比较的是对象里面的 value 值。


   
   
   
    
    
    
 Integer num1 = 
 
    
    
    100;  
 
    
    
    

 
    
    
    int num2 = 
 
    
    
    100;  
 
    
    
    
Long num3 = 
 
    
    
    200l;  
 
    
    
    
System.out.println(num1 + num2);  
 
    
    
    //200
 
    
    
    
System.out.println(num3 == (num1 + num2));  
 
    
    
    //true
 
    
    
    
System.out.println(num3.equals(num1 + num2));  
 
    
    
    //false

1、当一个基础数据类型与封装类进行 ==、+、-、*、/ 运算时，会将封装类进行拆箱，对基础数据类型进行运算。

2、对于 num3.equals(num1 + num2) 为 false 的原因很简单，我们还是根据代码实现来说明：


   
   
   
 
    
    
    @Override
 
    
    
    

 
    
    
    public boolean equals(Object o) {
 
    
    
    
    
 
    
    
    return (o 
 
    
    
    instanceof Long) && (((Long) o).value == value);
 
    
    
    
}

它必须满足两个条件才为true：

1、类型相同

2、内容相同

上面返回 false 的原因就是类型不同。


   
   
   
    
    
    
 Integer num1 = 
 
    
    
    100;
 
    
    
    
Ingeger num2 = 
 
    
    
    200;
 
    
    
    
Long num3 = 
 
    
    
    300l;
 
    
    
    
System.out.println(num3 == (num1 + num2)); 
 
    
    
    //true

我们来反编译一些这个class文件：javap -c StringTest

可以看到运算的时候首先对 num3 进行拆箱（执行 num3 的 longValue 得到基础类型为 long 的值 300），然后对num1 和 mum2 进行拆箱（分别执行了 num1 和 num2 的 intValue 得到基础类型为 int 的值100和200），然后进行相关的基础运算。

我们来对基础类型进行一个测试：


   
   
   
 
    
    
    int num1 = 
 
    
    
    100;
 
    
    
    

 
    
    
    int num2 = 
 
    
    
    200;
 
    
    
    

 
    
    
    long mum3 = 
 
    
    
    300;
 
    
    
    
System.out.println(num3 == (num1 + num2)); 
 
    
    
    //true

就说明了为什么最上面会返回 true.

所以，当
== 运算符的两个操作数都是包装器类型的引用，则是比较指向的是否是同一个对象，而如果其中有一个操作数是表达式（即包含算术运算）则比较的是数值（即会触发自动拆箱的过程）。

陷阱1：


   
   
   
    
    
    
 Integer integer100=
 
    
    
    null;  
 
    
    
    

 
    
    
    int int100=integer100;

这两行代码是完全合法的，完全能够通过编译的，但是在运行时，就会抛出空指针异常。其中，integer100 为Integer 类型的对象，它当然可以指向 null。但在第二行时，就会对 integer100 进行拆箱，也就是对一个 null 对象执行 intValue() 方法，当然会抛出空指针异常。所以，有拆箱操作时一定要特别注意封装类对象是否为 null。

总结

1、需要知道什么时候会引发装箱和拆箱

2、装箱操作会创建对象，频繁的装箱操作会消耗许多内存，影响性能，所以可以避免装箱的时候应该尽量避免。

3、equals(Object o) 因为原equals方法中的参数类型是封装类型，所传入的参数类型（a）是原始数据类型，所以会自动对其装箱，反之，会对其进行拆箱

4、当两种不同类型用 == 比较时，包装器类的需要拆箱，当同种类型用==比较时，会自动拆箱或者装箱

原文链接：https://www.cnblogs.com/wang-yaz/p/8516151.html


    
    
    
 
     
     
     
  
      
      
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