漫谈Java基本数据类型的自动装拆箱机制

柔情只为你懂 2023-05-28 08:23 15阅读 0赞

### 自动拆装箱机制说明 ###

Java对8个基本数据类型有个自动拆装箱机制，使用方式类似如下

int i = new Integer(3);   Integer i = 3;

会根据变量的类型对实际的对象做拆箱或者装箱，比如 把 new Integer(3) 拆箱成3 ，把 3 装箱成 Integer(3)。

### 基本数据类型和包装类型有什么区别 ###

简单了说就是 `3 和 Integer(3)` 的区别：

#### int： ####

如果使用 `int i = 3` 的形式来定义一个变量，那么这个 3 是在 `线程栈` 里，用局部变量表来存储：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI3NTI5OTE3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

一个方法就是一个栈帧，每帧里有自己的局部变量表，就是说每个方法有自己的局部变量表，数据存储在栈里，没有分配在堆里，也没有分片在堆内的运行时常量池里，无论分配多少个都不会对堆有影响，也就不会有GC相关的问题，但栈里还是会占用空间，至少4个字节(不确定更多)。

因此在方法内部用递归式的循环，且定义很多局部变量时，很容易出现StackOverFlow的 Error，而不是OutOfMemoryError。

一个栈帧退出时，也就是方法结束时，局部变量表会被清空。

#### Integer： ####

`new Integer(3)` 会在`堆`中分配一个Integer对象，Integer 内部的 3 不会再引用到运行时常量池，直接就是一个int ，4个字节。所以一个Integer 对象占用16个字节。如果Integer对象定义太多，可能会造成OutOfMemoryError。

### 为什么要对基本数据类型做拆装箱？ ###

#### 数据大小 ####

一个基本为包装过的基本数据类型对象，小则1字节，大则8字节，而包装过的基本数据类型对象，小则16字节，大则24字节。

如果没有简化版的基本数据类型，都用对象，那么实际使用时都分配在堆中，而基本数据类型是用的最多的，很容易造成频繁的GC，降低应用的吞吐量，甚至有OOM的风险。

#### 数据同步 ####

线程在工作时不会直接操作主内存中的数据，而是将数据拷贝到线程栈内，在操作完后同步到主内存中，这样才是CPU能高速运行的前提之一。在堆中分配的基本数据类型对象，在使用时还是要把值拷贝到栈中，那么将对象简化到直接分配在栈中岂不是更好，当然这样的前提是对象都很小，而且对象是不可变的，也就是只能用 “=” 赋值，而不能改变内部的数据，基本数据类型恰好都复合这两点，所以用拆箱的基本数据类型比装箱的在大部分情形下都是好的。

#### 数据不可变 ####

`基本数据类型都是不可变的`，也就是只能赋值而不能改变其内在的属性，所以在栈中操作时不需要同步到堆内存中，这也自动拆箱的一个额外好处。

### 堆内对象用到栈内基本类型的局部变量怎么办？ ###

int i = 3;
    Map<Integer,String> map = new HashMap<>();
    map.put(i,"");

堆里的map对象用到了栈里的 i，这时会发生什么？

之前说了，栈里的局部变量表是针对当前栈帧的，当帧被释放后，表示当前方法结束了，局部变量会失效，也就是 i 会不复存在。 但是 map 对象可能被其他地方引用，也就是在方法结束后map对象能继续存活下去，那么可以肯定此时map 里的 i 不是栈里的局部变量了。

当map.put(i，"") 时，jvm会在堆里面对 i 做一个装箱，生成一个new Integer(3)，作为map的key。`堆内的对象在操作拆箱的基本数据类型时，且其要作为一个对象存在时，会自动为其重新生成一个装箱过的对象。`

Map的key是一个对象，所以自动对基本数据类型做封装，但如果不一定需要对象时，则不会封装，比如以下情形：

int i =  3;
    List<Integer> list = new ArrayList<>();
    list.add(i);

list 里加入的是一个原始的i，而不是装箱过的Integer。

### 总结 ###

自动拆装箱机制能够方便定义变量，同时也能减少内存的分配，转而使用栈内的局部变量表，这在一定程度上能提高应用的效率。

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