快捷導(dǎo)航

詳解Java 自動裝箱與拆箱的實現(xiàn)原理

更新時間：2017年04月22日 16:01:36 作者：jijs

本篇文章主要介紹了詳解Java 自動裝箱與拆箱的實現(xiàn)原理，小編覺得挺不錯的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧

什么是自動裝箱和拆箱

自動裝箱就是Java自動將原始類型值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的對象，比如將int的變量轉(zhuǎn)換成Integer對象，這個過程叫做裝箱，反之將Integer對象轉(zhuǎn)換成int類型值，這個過程叫做拆箱。因為這里的裝箱和拆箱是自動進行的非人為轉(zhuǎn)換，所以就稱作為自動裝箱和拆箱。原始類型byte, short, char, int, long, float, double 和 boolean 對應(yīng)的封裝類為Byte, Short, Character, Integer, Long, Float, Double, Boolean。

下面例子是自動裝箱和拆箱帶來的疑惑

  public class Test { 
    public static void main(String[] args) {   
      test(); 
    } 

    public static void test() { 
      int i = 40; 
      int i0 = 40; 
      Integer i1 = 40; 
      Integer i2 = 40; 
      Integer i3 = 0; 
      Integer i4 = new Integer(40); 
      Integer i5 = new Integer(40); 
      Integer i6 = new Integer(0); 
      Double d1=1.0; 
      Double d2=1.0; 

      System.out.println("i=i0\t" + (i == i0)); 
      System.out.println("i1=i2\t" + (i1 == i2)); 
      System.out.println("i1=i2+i3\t" + (i1 == i2 + i3)); 
      System.out.println("i4=i5\t" + (i4 == i5)); 
      System.out.println("i4=i5+i6\t" + (i4 == i5 + i6));   
      System.out.println("d1=d2\t" + (d1==d2));  

      System.out.println();     
    } 
  }

請看下面的輸出結(jié)果跟你預(yù)期的一樣嗎？

輸出的結(jié)果：

i=i0 true
i1=i2 true
i1=i2+i3 true
i4=i5 false
i4=i5+i6 true
d1=d2 false

為什么會這樣？帶著疑問繼續(xù)往下看。

自動裝箱和拆箱的原理

自動裝箱時編譯器調(diào)用valueOf將原始類型值轉(zhuǎn)換成對象，同時自動拆箱時，編譯器通過調(diào)用類似intValue(),doubleValue()這類的方法將對象轉(zhuǎn)換成原始類型值。

明白自動裝箱和拆箱的原理后，我們帶著上面的疑問進行分析下Integer的自動裝箱的實現(xiàn)源碼。如下：

  public static Integer valueOf(int i) {
    //判斷i是否在-128和127之間，如果不在此范圍，則從IntegerCache中獲取包裝類的實例。否則new一個新實例
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
      return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
  }


  //使用亨元模式，來減少對象的創(chuàng)建（亨元設(shè)計模式大家有必要了解一下，我認(rèn)為是最簡單的設(shè)計模式，也許大家經(jīng)常在項目中使用，不知道他的名字而已）
  private static class IntegerCache {
    static final int low = -128;
    static final int high;
    static final Integer cache[];

    //靜態(tài)方法，類加載的時候進行初始化cache[],靜態(tài)變量存放在常量池中
    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() {}
  }

Integer i1 = 40; 自動裝箱，相當(dāng)于調(diào)用了Integer.valueOf(40);方法。

首先判斷i值是否在-128和127之間，如果在-128和127之間則直接從IntegerCache.cache緩存中獲取指定數(shù)字的包裝類；不存在則new出一個新的包裝類。

IntegerCache內(nèi)部實現(xiàn)了一個Integer的靜態(tài)常量數(shù)組，在類加載的時候，執(zhí)行static靜態(tài)塊進行初始化-128到127之間的Integer對象，存放到cache數(shù)組中。cache屬于常量，存放在java的方法區(qū)中。

接著看下面是java8種基本類型的自動裝箱代碼實現(xiàn)。如下：

  //boolean原生類型自動裝箱成Boolean
  public static Boolean valueOf(boolean b) {
    return (b ? TRUE : FALSE);
  }

  //byte原生類型自動裝箱成Byte
  public static Byte valueOf(byte b) {
    final int offset = 128;
    return ByteCache.cache[(int)b + offset];
  }

  //byte原生類型自動裝箱成Byte
  public static Short valueOf(short s) {
    final int offset = 128;
    int sAsInt = s;
    if (sAsInt >= -128 && sAsInt <= 127) { // must cache
      return ShortCache.cache[sAsInt + offset];
    }
    return new Short(s);
  }

  //char原生類型自動裝箱成Character
  public static Character valueOf(char c) {
    if (c <= 127) { // must cache
      return CharacterCache.cache[(int)c];
    }
    return new Character(c);
  }

  //int原生類型自動裝箱成Integer
  public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
      return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
  }

  //int原生類型自動裝箱成Long
  public static Long valueOf(long l) {
    final int offset = 128;
    if (l >= -128 && l <= 127) { // will cache
      return LongCache.cache[(int)l + offset];
    }
    return new Long(l);
  }

  //double原生類型自動裝箱成Double
  public static Double valueOf(double d) {
    return new Double(d);
  }

  //float原生類型自動裝箱成Float
  public static Float valueOf(float f) {
    return new Float(f);
  }

通過分析源碼發(fā)現(xiàn)，只有double和float的自動裝箱代碼沒有使用緩存，每次都是new 新的對象，其它的6種基本類型都使用了緩存策略。

使用緩存策略是因為，緩存的這些對象都是經(jīng)常使用到的（如字符、-128至127之間的數(shù)字），防止每次自動裝箱都創(chuàng)建一此對象的實例。

而double、float是浮點型的，沒有特別的熱的（經(jīng)常使用到的）數(shù)據(jù)的，緩存效果沒有其它幾種類型使用效率高。

下面在看下裝箱和拆箱問題解惑。

  //1、這個沒解釋的就是true
  System.out.println("i=i0\t" + (i == i0)); //true
  //2、int值只要在-128和127之間的自動裝箱對象都從緩存中獲取的，所以為true
  System.out.println("i1=i2\t" + (i1 == i2)); //true
  //3、涉及到數(shù)字的計算，就必須先拆箱成int再做加法運算，所以不管他們的值是否在-128和127之間，只要數(shù)字一樣就為true
  System.out.println("i1=i2+i3\t" + (i1 == i2 + i3));//true 
  //比較的是對象內(nèi)存地址，所以為false
  System.out.println("i4=i5\t" + (i4 == i5)); //false
  //5、同第3條解釋，拆箱做加法運算，對比的是數(shù)字，所以為true
  System.out.println("i4=i5+i6\t" + (i4 == i5 + i6));//true   
  //double的裝箱操作沒有使用緩存，每次都是new Double，所以false
  System.out.println("d1=d2\t" + (d1==d2));//false

相信你看到這就應(yīng)該能明白上面的程序輸出的結(jié)果為什么是true,false了，只要掌握原理，類似的問題就迎刃而解了，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

您可能感興趣的文章: