Java自動(dòng)裝箱和拆箱

更新時(shí)間：2022-08-30 09:38:37 來(lái)源：動(dòng)力節(jié)點(diǎn) 瀏覽702次

Java自動(dòng)裝箱和拆箱是什么？動(dòng)力節(jié)點(diǎn)小編來(lái)為大家進(jìn)行詳細(xì)介紹。

簡(jiǎn)述

自動(dòng)裝箱和自動(dòng)拆箱是兩個(gè)相反的過(guò)程，自動(dòng)裝箱即將基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的封裝類，自動(dòng)拆箱即將封裝類轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的基本數(shù)據(jù)類型。此外，裝箱的過(guò)程會(huì)增加內(nèi)存的消耗，影響性能，因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程會(huì)創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的對(duì)象。

可進(jìn)行自動(dòng)裝箱和自動(dòng)拆箱的類型如下圖所示：

自動(dòng)裝箱和自動(dòng)拆箱

采用如下示例說(shuō)明自動(dòng)裝箱和自動(dòng)拆箱的原理。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer integerNum = 100; // 進(jìn)行自動(dòng)裝箱，得到的是封裝類
        int intNum = integerNum; // 進(jìn)行自動(dòng)拆箱，得到基本數(shù)據(jù)類型
    }
}

通過(guò) javap -c Main.class 查看生成的字節(jié)碼文件。

Compiled from "Main.java"
public class club.wadreamer.test.Main {
  public club.wadreamer.test.Main();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return
  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: bipush        100
       2: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
       5: astore_1
       6: aload_1
       7: invokevirtual #3                  // Method java/lang/Integer.intValue:()I
      10: istore_2
      11: return
}

Integer#valueOf() 和 Integer#intValue() 的源碼如下：

// 自動(dòng)裝箱
public static Integer valueOf(int i) {
	if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
		return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
	return new Integer(i);
}
// 自動(dòng)拆箱
public int intValue() {
	return value;
}

從上述字節(jié)碼可以得出如下結(jié)論：

在進(jìn)行自動(dòng)裝箱時(shí)，Java 虛擬機(jī)會(huì)自動(dòng)調(diào)用 Integer#valueOf()。

在進(jìn)行自動(dòng)拆箱時(shí)，Java 虛擬機(jī)會(huì)自動(dòng)調(diào)用 Integer#intValue()。

其他數(shù)據(jù)類型的自動(dòng)裝箱和自動(dòng)拆箱的過(guò)程和 Integer 類似，都是調(diào)用類似 xxxValue()、valueOf() 等方法。

經(jīng)典案例分析

1.空指針異常

示例代碼如下所示：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer integerNum = null;
        int intNum = integerNum; // java.lang.NullPointerException
    }
}

上述兩行代碼能夠通過(guò)編譯，但在運(yùn)行時(shí)會(huì)拋出空指針異常。因?yàn)樵趯?duì) int intNum = integerNum; 進(jìn)行自動(dòng)拆箱時(shí)，等價(jià)于對(duì) null 執(zhí)行 intValue() 方法。所以，有拆箱操作時(shí)一定要特別注意封裝類對(duì)象是否為null。

2.equals() 和 ==

示例代碼如下所示：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer i1 = 300;
        int i2 = 300;
        Long sum = 600L;
        System.out.println("i1 == i2 -> " + (i1 == i2));
        System.out.println("i1.equals(i2) -> " + i1.equals(i2));
        System.out.println("sum == (i1 + i2) -> " + (sum == (i1 + i2)));
        System.out.println("sum.equals(i1 + i2) -> " + sum.equals(i1 + i2));
    }
}
// 結(jié)果如下：
i1 == i2 			-> true
i1.equals(i2) 		-> true
sum == (i1 + i2)	-> true
sum.equals(i1 + i2) -> false

通過(guò) javap -c Main.class 查看生成的字節(jié)碼文件。

Compiled from "Main.java"
public class club.wadreamer.test.Main {
  public club.wadreamer.test.Main();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return
  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: sipush        300
       3: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
       6: astore_1
       7: sipush        300
      10: istore_2
      11: ldc2_w        #3                  // long 600l
      14: invokestatic  #5                  // Method java/lang/Long.valueOf:(J)Ljava/lang/Long;
      17: astore_3
      18: getstatic     #6                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      21: new           #7                  // class java/lang/StringBuilder
      24: dup
      25: invokespecial #8                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
      28: ldc           #9                  // String i1 == i2 ->
      30: invokevirtual #10                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      33: aload_1
      34: invokevirtual #11                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
      37: iload_2
      38: if_icmpne     45
      41: iconst_1
      42: goto          46
      45: iconst_0
      46: invokevirtual #12                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Z)Ljava/lang/StringBuilder;
      49: invokevirtual #13                 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
      52: invokevirtual #14                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
      55: getstatic     #6                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      58: new           #7                  // class java/lang/StringBuilder
      61: dup
      62: invokespecial #8                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
      65: ldc           #15                 // String i1.equals(i2) ->
      67: invokevirtual #10                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      70: aload_1
      71: iload_2
      72: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
      75: invokevirtual #16                 // Method java/lang/Integer.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
      78: invokevirtual #12                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Z)Ljava/lang/StringBuilder;
      81: invokevirtual #13                 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
      84: invokevirtual #14                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
      87: getstatic     #6                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      90: new           #7                  // class java/lang/StringBuilder
      93: dup
      94: invokespecial #8                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
      97: ldc           #17                 // String sum == (i1 + i2) ->
      99: invokevirtual #10                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
     102: aload_3
     103: invokevirtual #18                 // Method java/lang/Long.longValue:()J
     106: aload_1
     107: invokevirtual #11                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
     110: iload_2
     111: iadd
     112: i2l
     113: lcmp
     114: ifne          121
     117: iconst_1
     118: goto          122
     121: iconst_0
     122: invokevirtual #12                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Z)Ljava/lang/StringBuilder;
     125: invokevirtual #13                 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
     128: invokevirtual #14                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
     131: getstatic     #6                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
     134: new           #7                  // class java/lang/StringBuilder
     137: dup
     138: invokespecial #8                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
     141: ldc           #19                 // String sum.equals(i1 + i2) ->
     143: invokevirtual #10                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
     146: aload_3
     147: aload_1
     148: invokevirtual #11                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
     151: iload_2
     152: iadd
     153: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
     156: invokevirtual #20                 // Method java/lang/Long.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
     159: invokevirtual #12                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Z)Ljava/lang/StringBuilder;
     162: invokevirtual #13                 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
     165: invokevirtual #14                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
     168: return
}

我們知道 == 比較的是兩個(gè)對(duì)象的地址是否相等或判斷兩個(gè)基本數(shù)據(jù)類型的值是否相等，而從字節(jié)碼和運(yùn)行結(jié)果可以看出，在做 == 運(yùn)算時(shí)，字節(jié)碼 34 行調(diào)用了 intValue()，即進(jìn)行了自動(dòng)拆箱。此外，從字節(jié)碼 107 行可以得出，在進(jìn)行 “+” 運(yùn)算時(shí)，會(huì)進(jìn)行自動(dòng)拆箱。

equals() 比較的是內(nèi)容本身，Integer 和 Long 的 equals() 源碼如下所示。可以看到，傳入的參數(shù)是一個(gè) Object 對(duì)象，而我們?cè)诔绦蛑袀魅氲氖腔緮?shù)據(jù)類型，所以會(huì)進(jìn)行自動(dòng)裝箱。此外，在比較內(nèi)容本身之前，會(huì)先判斷兩者的封裝類的類型是否一致，若不一致，則直接返回 false。

// Integer 的 equals() 源碼
public boolean equals(Object obj) {
	if (obj instanceof Integer) {
		return value == ((Integer)obj).intValue();
	}
	return false;
}
// Long 的 equals() 源碼
public boolean equals(Object obj) {
	if (obj instanceof Long) {
		return value == ((Long)obj).longValue();
	}
	return false;
}

3.自動(dòng)裝箱的緩存機(jī)制

示例代碼如下所示：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer i1 = 100;
        Integer i2 = 100;
        Integer i3 = 300;
        Integer i4 = 300;
        Double d1 = 100d;
        Double d2 = 100d;
        Double d3 = 300d;
        Double d4 = 300d;
        Float f1 = 100f;
        Float f2 = 100f;
        Float f3 = 300f;
        Float f4 = 300f;
        Boolean b1 = false;
        Boolean b2 = false;
        Boolean b3 = true;
        Boolean b4 = true;
        System.out.println("i1 == i2 -> " + (i1 == i2));
        System.out.println("i3 == i4 -> " + (i3 == i4));
        System.out.println("d1 == d2 -> " + (d1 == d2));
        System.out.println("d3 == d4 -> " + (d3 == d4));
        System.out.println("f1 == f2 -> " + (f1 == f2));
        System.out.println("f3 == f4 -> " + (f3 == f4));
        System.out.println("b1 == b2 -> " + (b1 == b2));
        System.out.println("b3 == b4 -> " + (b3 == b4));
    }
}
// 結(jié)果如下:
i1 == i2 -> true
i3 == i4 -> false
d1 == d2 -> false
d3 == d4 -> false
f1 == f2 -> false
f3 == f4 -> false
b1 == b2 -> true
b3 == b4 -> true

接下來(lái)看下 Integer#valueOf() 、Double#valueOf()、Float#valueOf() 和 Boolean#valueOf() 的源碼。

// Integer#valueOf()
public static Integer valueOf(int i) {
	if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
		return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
	return new Integer(i);
}
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() {}
}
// Double#valueOf()
public static Double valueOf(String s) throws NumberFormatException {
	return new Double(parseDouble(s));
}
// Float#valueOf()
public static Float valueOf(String s) throws NumberFormatException {
	return new Float(parseFloat(s));
}
// Boolean#valueOf()
public static final Boolean TRUE = new Boolean(true);
public static final Boolean FALSE = new Boolean(false);   
public static Boolean valueOf(boolean b) {
	return (b ? TRUE : FALSE);
}

對(duì)于 Integer，在 [-128, 127] 之間只有固定的 256 個(gè)值，所以為了避免多次創(chuàng)建對(duì)象，事先創(chuàng)建好一個(gè)大小為 256 的 Integer 數(shù)組 cache，所以如果值在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以直接返回我們事先創(chuàng)建好的對(duì)象即可。

對(duì)于 Double 類型來(lái)說(shuō)，我們就不能這樣做，因?yàn)樗谶@個(gè)范圍內(nèi)個(gè)數(shù)是無(wú)限的。總結(jié)一句就是：在某個(gè)范圍內(nèi)的整型數(shù)值的個(gè)數(shù)是有限的，而浮點(diǎn)數(shù)卻不是。所以在 Double 里面的做法很直接，就是直接創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，所以每次創(chuàng)建的對(duì)象都不一樣。

對(duì)于 Boolean 類型來(lái)說(shuō)，在內(nèi)部已經(jīng)提前創(chuàng)建好兩個(gè)對(duì)象，因?yàn)樗挥袃煞N情況，這樣也是為了避免重復(fù)創(chuàng)建太多的對(duì)象。因此，每次執(zhí)行 Boolean#valueOf() 返回的都是相同的對(duì)象。

總結(jié)

存在拆箱操作時(shí)一定要特別注意封裝類對(duì)象是否為 null。

== 運(yùn)算和算數(shù)運(yùn)算時(shí)，會(huì)進(jìn)行自動(dòng)拆箱。

equals() 會(huì)進(jìn)行自動(dòng)裝箱操作，且需要先判斷封裝類的類型是否相同，再進(jìn)一步判斷內(nèi)容是否相同。

Integer、Short、Byte、Character、Long 這幾個(gè)類的 valueOf() 的實(shí)現(xiàn)是類似的，均在存在 [-128, 127] 的緩存。

Double、Float 的 valueOf() 的實(shí)現(xiàn)是類似的，每次都返回不同的對(duì)象。

Boolean 預(yù)先創(chuàng)建了兩個(gè)對(duì)象，Boolean#valueOf() 每次返回的都是相同的對(duì)象。

以上就是關(guān)于“Java自動(dòng)裝箱和拆箱”的介紹，大家如果想了解更多相關(guān)知識(shí)，不妨來(lái)關(guān)注一下動(dòng)力節(jié)點(diǎn)的Java在線學(xué)習(xí)，里面的課程內(nèi)容從入門到精通，很適合沒(méi)有基礎(chǔ)的小伙伴學(xué)習(xí)，相信對(duì)大家一定會(huì)有所幫助的。

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Java自動(dòng)裝箱和拆箱

簡(jiǎn)述

自動(dòng)裝箱和自動(dòng)拆箱

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