详解Java的自动装箱与拆箱(Autoboxing and unboxing)

Myth丶恋晨 2022-05-22 12:06 152阅读 0赞

原文： [https://www.cnblogs.com/wang-yaz/p/8516151.html][https_www.cnblogs.com_wang-yaz_p_8516151.html]

一、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

1 //自动装箱
    2 Integer total = 99;
    3 
    4 //自定拆箱
    5 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：

![这里写图片描述][20160329101454749]

![这里写图片描述][20150922151443893]

这个过程是自动执行的，那么我们需要看看它的执行过程：

按 Ctrl+C 复制代码

反编译class文件之后得到如下内容：

1 javap -c StringTest

![这里写图片描述][20150922153411441]

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

1 public static Integer valueOf(int i) {
    2 return  i >= 128 || i < -128 ? new Integer(i) : SMALL_VALUES[i + 128];
    3 }

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：

![复制代码][copycode.gif]

1 private final int value;
    2 
    3 public Integer(int value) {
    4     this.value = value;
    5 }
    6 
    7 public Integer(String string) throws NumberFormatException {
    8     this(parseInt(string));
    9 }

![复制代码][copycode.gif]

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

1 @Override
    2 public int intValue() {
    3     return value;
    4 }

这个很简单，直接返回value值即可。

二、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\[i + 128\]

1 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：

![复制代码][copycode.gif]

1 public class Main {
     2     public static void main(String[] args) {
     3 
     4         Integer i1 = 100;
     5         Integer i2 = 100;
     6         Integer i3 = 200;
     7         Integer i4 = 200;
     8 
     9         System.out.println(i1==i2);  //true
    10         System.out.println(i3==i4);  //false
    11     }
    12 }

![复制代码][copycode.gif]

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：

![复制代码][copycode.gif]

1 public class Main {
     2     public static void main(String[] args) {
     3 
     4         Double i1 = 100.0;
     5         Double i2 = 100.0;
     6         Double i3 = 200.0;
     7         Double i4 = 200.0;
     8 
     9         System.out.println(i1==i2); //false
    10         System.out.println(i3==i4); //false
    11     }
    12 }

![复制代码][copycode.gif]

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。

1 public static Double valueOf(double d) {
    2     return new Double(d);
    3 }

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：   
![这里写图片描述][20150922153039509]

下面我们来看看另外一种情况：

![复制代码][copycode.gif]

1 public class Main {
     2     public static void main(String[] args) {
     3 
     4         Boolean i1 = false;
     5         Boolean i2 = false;
     6         Boolean i3 = true;
     7         Boolean i4 = true;
     8 
     9         System.out.println(i1==i2);//true
    10         System.out.println(i3==i4);//true
    11     }
    12 }

![复制代码][copycode.gif]

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。

1 public static Boolean valueOf(boolean b) {
    2     return b ? Boolean.TRUE : Boolean.FALSE;
    3 }

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。

1 public static final Boolean TRUE = new Boolean(true);
    2 
    3 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。

1 Integer num1 = 400;  
    2 int num2 = 400;  
    3 System.out.println(num1 == num2); //true

说明num1 == num2进行了拆箱操作

1 Integer num1 = 100;  
    2 int num2 = 100;  
    3 System.out.println(num1.equals(num2));  //true

我们先来看看equals源码：

1 @Override
    2 public boolean equals(Object o) {
    3     return (o instanceof Integer) && (((Integer) o).value == value);
    4 }

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。

1 Integer num1 = 100;  
    2 int num2 = 100;  
    3 Long num3 = 200l;  
    4 System.out.println(num1 + num2);  //200
    5 System.out.println(num3 == (num1 + num2));  //true
    6 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：

1 @Override
    2 public boolean equals(Object o) {
    3     return (o instanceof Long) && (((Long) o).value == value);
    4 }

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。

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

我们来反编译一些这个class文件：javap -c StringTest   
![这里写图片描述][20150922153446481]

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：

1 int num1 = 100;
    2 int num2 = 200;
    3 long mum3 = 300;
    4 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：

1  Integer integer100=null;  
    2  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

hello world!!!

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[20160329101454749]: /images/20220522/abe5455628b44c369e614c46f20bffb7.png
[20150922151443893]: /images/20220522/2125779f3c5c4cfa9ab9c8953df12fc3.png
[20150922153411441]: /images/20220522/71c4bf8017a04098a35fa015f5d08d8a.png
[copycode.gif]: /images/20220522/3efd1a215515427dafbbb9e9779a22f9.png
[20150922153039509]: /images/20220522/fe405853d5df41e59338177fe1858fe7.png
[20150922153446481]: /images/20220522/a9a0b8fcc2564fefab9ccd09130e356f.png