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百 M Java自动装箱拆箱
2020-11-24 05:27:28 35/70 庶卒 Java 参与编辑 0 版本： 1

自动拆箱和装箱（详解）

Java 5增加了自动装箱与自动拆箱机制，方便基本类型与包装类型的相互转换操作。在Java 5之前，如果要将一个int型的值转换成对应的包装器类型Integer，必须显式的使用new创建一个新的Integer对象，或者调用静态方法Integer.valueOf()。

//在Java 5之前，只能这样做
Integer value = new Integer(10);
//或者这样做
Integer value = Integer.valueOf(10);
//直接赋值是错误的
//Integer value = 10;`

在Java 5中，可以直接将整型赋给Integer对象，由编译器来完成从int型到Integer类型的转换，这就叫自动装箱。

//在Java 5中，直接赋值是合法的，由编译器来完成转换
Integer value = 10;
与此对应的，自动拆箱就是可以将包装类型转换为基本类型，具体的转换工作由编译器来完成。
//在Java 5 中可以直接这么做
Integer value = new Integer(10);
int i = value;

自动装箱与自动拆箱为程序员提供了很大的方便，而在实际的应用中，自动装箱与拆箱也是使用最广泛的特性之一。自动装箱和自动拆箱其实是Java编译器提供的一颗语法糖（语法糖是指在计算机语言中添加的某种语法，这种语法对语言的功能并没有影响，但是更方便程序员使用。通过可提高开发效率，增加代码可读性，增加代码的安全性）。

简易实现

在八种包装类型中，每一种包装类型都提供了两个方法：

静态方法valueOf(基本类型)：将给定的基本类型转换成对应的包装类型；

实例方法xxxValue()：将具体的包装类型对象转换成基本类型；
下面我们以int和Integer为例，说明Java中自动装箱与自动拆箱的实现机制。看如下代码：

class Auto //code1
{
	public static void main(String[] args) {
		//自动装箱
		Integer inte = 10;
		//自动拆箱
		int i = inte;
		//再double和Double来验证一下
		Double doub = 12.40;
		double d = doub;
	}
}

上面的代码先将int型转为Integer对象，再讲Integer对象转换为int型，毫无疑问，这是可以正确运行的。可是，这种转换是怎么进行的呢？使用反编译工具，将生成的Class文件在反编译为Java文件，让我们看看发生了什么：

class Auto//code2
{
  public static void main(String[] paramArrayOfString) {
    Integer localInteger = Integer.valueOf(10);
    int i = localInteger.intValue();
    Double localDouble = Double.valueOf(12.4D);
    double d = localDouble.doubleValue();
  }
}

我们可以看到经过javac编译之后，code1的代码被转换成了code2，实际运行时，虚拟机运行的就是code2的代码。也就是说，虚拟机根本不知道有自动拆箱和自动装箱这回事；在将Java源文件编译为class文件的过程中，javac编译器在自动装箱的时候，调用了Integer.valueOf()方法，在自动拆箱时，又调用了intValue()方法。我们可以看到，double和Double也是如此。
实现总结：其实自动装箱和自动封箱是编译器为我们提供的一颗语法糖。在自动装箱时，编译器调用包装类型的valueOf()方法；在自动拆箱时，编译器调用了相应的xxxValue()方法。

自动装箱与拆箱中的“坑”

在使用自动装箱与自动拆箱时，要注意一些陷阱，为了避免这些陷阱，我们有必要去看一下各种包装类型的源码。

Integer源码

public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer> {
	private final int value;
	/*Integer的构造方法，接受一个整型参数,Integer对象表示的int值，保存在value中*/
	 public Integer(int value) {
	        this.value = value;
	 }
	/*equals()方法判断的是:所代表的int型的值是否相等*/
	 public boolean equals(Object obj) {
	        if (obj instanceof Integer) {
	            return value == ((Integer)obj).intValue();
	        }
	        return false;
	}
	/*返回这个Integer对象代表的int值，也就是保存在value中的值*/
	 public int intValue() {
	        return value;
	 }
	 /**
	  * 首先会判断i是否在[IntegerCache.low,Integer.high]之间
	  * 如果是，直接返回Integer.cache中相应的元素
	  * 否则，调用构造方法，创建一个新的Integer对象
	  */
	 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);
	 }
	/**
	  * 静态内部类，缓存了从[low,high]对应的Integer对象
	  * low -128这个值不会被改变
	  * high 默认是127，可以改变，最大不超过：Integer.MAX_VALUE - (-low) -1
	  * cache 保存从[low,high]对象的Integer对象
	 */
	 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) {
	            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);
	        }
	        high = h;
	        cache = new Integer[(high - low) + 1];
	        int j = low;
	        for(int k = 0; k < cache.length; k++)
	            cache[k] = new Integer(j++);
	    }
	    private IntegerCache() {}
	}
}

以上是Oracle(Sun)公司JDK 1.7中Integer源码的一部分，通过分析上面的代码，得到：
1）Integer有一个实例域value，它保存了这个Integer所代表的int型的值，且它是final的，也就是说这个Integer对象一经构造完成，它所代表的值就不能再被改变。
2）Integer重写了equals()方法，它通过比较两个Integer对象的value，来判断是否相等。
3）重点是静态内部类IntegerCache，通过类名就可以发现：它是用来缓存数据的。它有一个数组，里面保存的是连续的Integer对象。
(a) low：代表缓存数据中最小的值，固定是-128。
(b) high：代表缓存数据中最大的值，它可以被该改变，默认是127。high最小是127，最大是Integer.MAX_VALUE-(-low)-1，如果high超过了这个值，那么cache[ ]的长度就超过Integer.MAX_VALUE了，也就溢出了。
© cache[]：里面保存着从[low,high]所对应的Integer对象，长度是high-low+1(因为有元素0，所以要加1)。
4）调用valueOf(int i)方法时，首先判断i是否在[low,high]之间，如果是，则复用Integer.cache[i-low]。比如，如果Integer.valueOf(3)，直接返回Integer.cache[131]；如果i不在这个范围，则调用构造方法，构造出一个新的Integer对象。
5）调用intValue()，直接返回value的值。
通过3）和4）可以发现，默认情况下，在使用自动装箱时，VM会复用[-128,127]之间的Integer对象。

Integer a1 = 1;
Integer a2 = 1;
Integer a3 = new Integer(1);
//会打印true，因为a1和a2是同一个对象,都是Integer.cache[129]
System.out.println(a1 == a2);
//false，a3构造了一个新的对象，不同于a1,a2
System.out.println(a1 == a3);

了解基本类型缓存（常量池）的最佳实践

//基本数据类型的常量池是-128到127之间。
// 在这个范围中的基本数据类的包装类可以自动拆箱，比较时直接比较数值大小。
public static void main(String[] args) {
    //int的自动拆箱和装箱只在-128到127范围中进行，超过该范围的两个integer的 == 判断是会返回false的。
    Integer a1 = 128;
    Integer a2 = -128;
    Integer a3 = -128;
    Integer a4 = 128;
    System.out.println(a1 == a4);
    System.out.println(a2 == a3);

    Byte b1 = 127;
    Byte b2 = 127;
    Byte b3 = -128;
    Byte b4 = -128;
    //byte都是相等的，因为范围就在-128到127之间
    System.out.println(b1 == b2);
    System.out.println(b3 == b4);

    //
    Long c1 = 128L;
    Long c2 = 128L;
    Long c3 = -128L;
    Long c4 = -128L;
    System.out.println(c1 == c2);
    System.out.println(c3 == c4);

    //char没有负值
    //发现char也是在0到127之间自动拆箱
    Character d1 = 128;
    Character d2 = 128;
    Character d3 = 127;
    Character d4 = 127;
    System.out.println(d1 == d2);
    System.out.println(d3 == d4);

结果

false
true
true
true
false
true
false
true

    Integer i = 10;
    Byte b = 10;
    //比较Byte和Integer.两个对象无法直接比较，报错
    //System.out.println(i == b);
    System.out.println("i == b " + i.equals(b));
    //答案是false,因为包装类的比较时先比较是否是同一个类，不是的话直接返回false.
    int ii = 128;
    short ss = 128;
    long ll = 128;
    char cc = 128;
    System.out.println("ii == bb " + (ii == ss));
    System.out.println("ii == ll " + (ii == ll));
    System.out.println("ii == cc " + (ii == cc));
    
    结果
    i == b false
    ii == bb true
    ii == ll true
    ii == cc true
    
    //这时候都是true，因为基本数据类型直接比较值，值一样就可以。

总结：

通过上面的代码，我们分析一下自动装箱与拆箱发生的时机：

（1）当需要一个对象的时候会自动装箱，比如Integer a = 10;equals(Object o)方法的参数是Object对象，所以需要装箱。

（2）当需要一个基本类型时会自动拆箱，比如int a = new Integer(10);算术运算是在基本类型间进行的，所以当遇到算术运算时会自动拆箱，比如代码中的 c == (a + b);

（3） 包装类型 == 基本类型时，包装类型自动拆箱；

需要注意的是：“==”在没遇到算术运算时，不会自动拆箱；基本类型只会自动装箱为对应的包装类型，代码中最后一条说明的内容。

在JDK 1.5中提供了自动装箱与自动拆箱，这其实是Java 编译器的语法糖，编译器通过调用包装类型的valueOf()方法实现自动装箱，调用xxxValue()方法自动拆箱。自动装箱和拆箱会有一些陷阱，那就是包装类型复用了某些对象。

（1）Integer默认复用了[-128,127]这些对象，其中高位置可以修改；

（2）Byte复用了全部256个对象[-128,127]；

（3）Short服用了[-128,127]这些对象；

（4）Long服用了[-128,127];

（5）Character复用了[0,127],Charater不能表示负数;

Double和Float是连续不可数的，所以没法复用对象，也就不存在自动装箱复用陷阱。

Boolean没有自动装箱与拆箱，它也复用了Boolean.TRUE和Boolean.FALSE，通过Boolean.valueOf(boolean b)返回的Blooean对象要么是TRUE，要么是FALSE，这点也要注意。

本文介绍了“真实的”自动装箱与拆箱，为了避免写出错误的代码，又从包装类型的源码入手，指出了各种包装类型在自动装箱和拆箱时存在的陷阱，同时指出了自动装箱与拆箱发生的时机。

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