一、為什么需要包裝類(lèi)

在 Java 中，萬(wàn)物皆對(duì)象，所有的操作都要求用對(duì)象的形式進(jìn)行描述。但是 Java 中除了對(duì)象（引用類(lèi)型）還有八大基本類(lèi)型，它們不是對(duì)象。那么，為了把基本類(lèi)型轉(zhuǎn)換成對(duì)象，最簡(jiǎn)單的做法就是將基本類(lèi)型作為一個(gè)類(lèi)的屬性保存起來(lái)，也就是把基本數(shù)據(jù)類(lèi)型包裝一下，這也就是包裝類(lèi)的由來(lái)。

這樣，我們先自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的包裝類(lèi)，以包裝基本類(lèi)型 int 為例：

// 包裝類(lèi) MyInt
public class MyInt {
    private int number; // 基本數(shù)據(jù)類(lèi)型
    
    public Int (int number){ // 構(gòu)造函數(shù),傳入基本數(shù)據(jù)類(lèi)型
        this.number = number;
    }
    
    public int intValue(){ // 取得包裝類(lèi)中的數(shù)據(jù)
        return this.number;
    }
}

測(cè)試一下這個(gè)包裝類(lèi)：

public static void main(String[] args) {
    MyInt temp = new Int(100); // 100 是基本數(shù)據(jù)類(lèi)型, 將基本數(shù)據(jù)類(lèi)型包裝后成為對(duì)象
    int result = temp.intValue(); // 從對(duì)象中取得基本數(shù)據(jù)類(lèi)型
    System.out.println(result);
}

當(dāng)然，我們自己實(shí)現(xiàn)的這個(gè)包裝類(lèi)非常簡(jiǎn)單，Java 給我們提供了更完善的內(nèi)置包裝類(lèi)：

前 6 個(gè)類(lèi)派生于公共的超類(lèi) Number，而 Character 和 Boolean 是 Object 的直接子類(lèi)。

來(lái)看看包裝類(lèi)的聲明，以 Integer 為例：

被 final 修飾，也就是說(shuō) Java 內(nèi)置的包裝類(lèi)是無(wú)法被繼承的。

二、裝箱與拆箱

OK，現(xiàn)在我們已經(jīng)知道了，存在基本數(shù)據(jù)類(lèi)型與其對(duì)應(yīng)的包裝類(lèi)，那么，他們之間互相的轉(zhuǎn)換操作就稱(chēng)為裝箱與拆箱：

• 裝箱：將基本數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換成包裝類(lèi)（每個(gè)包裝類(lèi)的構(gòu)造方法都可以接收各自數(shù)據(jù)類(lèi)型的變量）
• 拆箱：從包裝類(lèi)之中取出被包裝的基本類(lèi)型數(shù)據(jù)（使用包裝類(lèi)的 xxxValue 方法）

下面以 Integer 為例，我們來(lái)看看 Java 內(nèi)置的包裝類(lèi)是如何進(jìn)行拆裝箱的：

Integer obj = new Integer(10);  // 自動(dòng)裝箱
int temp = obj.intValue();  	// 自動(dòng)拆箱

可以看出，和上面我們自己寫(xiě)的包裝類(lèi)使用方式基本一樣，事實(shí)上，Integer 中的這兩個(gè)方法其底層實(shí)現(xiàn)和我們上述寫(xiě)的代碼也是差不多的。

不知道各位發(fā)現(xiàn)沒(méi)，value 被聲明為 final 了，也就是說(shuō)一旦構(gòu)造了包裝器，就不允許更改包裝在其中的值。

另外，需要注意的是，這種形式的代碼是 JDK 1.5 以前的！??！JDK 1.5 之后，Java 設(shè)計(jì)者為了方便開(kāi)發(fā)提供了自動(dòng)裝箱與自動(dòng)拆箱的機(jī)制，并且可以直接利用包裝類(lèi)的對(duì)象進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算。

還是以 Integer 為例我們來(lái)看看自動(dòng)拆裝箱的過(guò)程：

Integer obj = 10;  	// 自動(dòng)裝箱. 基本數(shù)據(jù)類(lèi)型 int -> 包裝類(lèi) Integer
int temp = obj;  	// 自動(dòng)拆箱. Integer -> int
obj ++; // 直接利用包裝類(lèi)的對(duì)象進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算
System.out.println(temp * obj); 

看見(jiàn)沒(méi)有，基本數(shù)據(jù)類(lèi)型到包裝類(lèi)的轉(zhuǎn)換，不需要像上面一樣使用構(gòu)造函數(shù)，直接 = 就完事兒；同樣的，包裝類(lèi)到基本數(shù)據(jù)類(lèi)型的轉(zhuǎn)換，也不需要我們手動(dòng)調(diào)用包裝類(lèi)的 xxxValue 方法了，直接 = 就能完成拆箱。這也是將它們稱(chēng)之為自動(dòng)的原因。

我們來(lái)看看這段代碼反編譯后的文件，底層到底是什么原理：

Integer obj = Integer.valueOf(10);
int temp = obj.intValue();

可以看見(jiàn)，自動(dòng)裝箱的底層原理是調(diào)用了包裝類(lèi)的 valueOf 方法，而自動(dòng)拆箱的底層調(diào)用了包裝類(lèi)的 intValue() 方法。

三、不簡(jiǎn)單的 Integer.valueOf

我們上面已經(jīng)看過(guò)了用于自動(dòng)拆箱的 intValue 方法的源碼，非常簡(jiǎn)單。接下來(lái)咱來(lái)看看用于自動(dòng)裝箱的 valueOf，其他包裝類(lèi)倒沒(méi)什么好說(shuō)的，不過(guò) Integer 中的這個(gè)方法還是有點(diǎn)東西的：

IntegerCache 又是啥，點(diǎn)進(jìn)去看看：

IntegerCache 是 Integer 類(lèi)中的靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)，綜合這兩段代碼，我們大概也能知道，IntegerCache 其實(shí)就是個(gè)緩存，其中定義了一個(gè)緩沖區(qū) cache，用于存儲(chǔ) Integer 類(lèi)型的數(shù)據(jù)，緩存區(qū)間是 [-128, 127]。

回到 valueOf 的源碼：它首先會(huì)判斷 int 類(lèi)型的實(shí)參 i 是否在可緩存區(qū)間內(nèi)，如果在，就直接從緩存 IntegerCache 中獲取對(duì)應(yīng)的 Integer 對(duì)象；如果不在緩存區(qū)間內(nèi)，則會(huì) new 一個(gè)新的 Integer 對(duì)象。

結(jié)合這個(gè)特性，我們來(lái)看一個(gè)題目，兩種類(lèi)似的代碼邏輯，但是卻得到完全相反的結(jié)果。：

public static void main(String args[]) {
    Integer a1 = 127;
    Integer a2 = 127;
    System.out.println(a1 == a2); // true

    Integer b1 = 128;
    Integer b2 = 128;
    System.out.println(b1 == b2); // false
}

我們知道，== 擁有兩種應(yīng)用場(chǎng)景：

• 對(duì)于引用類(lèi)型來(lái)說(shuō)，判斷的是內(nèi)存地址是否相等
• 對(duì)于基本類(lèi)型來(lái)說(shuō)，判斷的是值是否相等

從 a1 開(kāi)始看，由于其值在 InterCache 的緩存區(qū)間內(nèi)，所以這個(gè) Integer 對(duì)象會(huì)被存入緩存。而在創(chuàng)建 a2 的時(shí)候，由于其值和 a1 相等，所以直接從緩存中取出值為 127 的 Integer 對(duì)象給 a2 使用，也就是說(shuō)，a1 和 a2 這兩個(gè) Integer 的對(duì)象引用都指向同一個(gè)地址。

對(duì)于 b1 和 b2 來(lái)說(shuō)，由于 128 不在 IntegerCache 的緩存區(qū)間內(nèi)，那就只能自己老老實(shí)實(shí)開(kāi)辟空間了，所以 b1 和 b2 指向不同的內(nèi)存地址。

很顯然，由于 InterCache 緩存機(jī)制的存在，可能會(huì)讓我們?cè)诰幊痰臅r(shí)候出現(xiàn)困惑，因此最好使用 .equals 方法來(lái)比較 Integer 值是否相等。Integer 重寫(xiě)了 .equals 方法：

當(dāng)然，其他包裝類(lèi)雖然沒(méi)有緩存機(jī)制，但是也都重載了 .equals 方法，用于根據(jù)值來(lái)判斷是否相等。因此，得出結(jié)論，使用 equals 方法來(lái)比較兩個(gè)包裝類(lèi)對(duì)象的值。

四、Object 類(lèi)可以接收所有數(shù)據(jù)類(lèi)型

綜上，有了自動(dòng)拆裝箱機(jī)制，基本數(shù)據(jù)類(lèi)型可以自動(dòng)的被轉(zhuǎn)為包裝類(lèi)，而 Object 是所有類(lèi)的父類(lèi)，也就是說(shuō)，Object 可以接收所有的數(shù)據(jù)類(lèi)型了（引用類(lèi)型、基本類(lèi)型）?。?！

不信你可以試試，直接用 Object 類(lèi)接收一個(gè)基本數(shù)據(jù)類(lèi)型 int，完全是可以的。

Object obj = 10;
int temp = (Integer) obj;

解釋一下上面這段代碼發(fā)生了什么，下面這張圖很重要，大家仔細(xì)看：

五、包裝類(lèi)在集合中的廣泛使用

其實(shí)包裝類(lèi)最常見(jiàn)的使用就是在集合中，因?yàn)榧喜辉试S存儲(chǔ)基本類(lèi)型的數(shù)據(jù)，只能存儲(chǔ)引用類(lèi)型的數(shù)據(jù)。那如果我們想要存儲(chǔ) 1、2、3 這樣的基本類(lèi)型數(shù)據(jù)怎么辦？舉個(gè)例子，我們可以如下聲明一個(gè) Integer 對(duì)象的數(shù)組列表：

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();

往這個(gè)列表中添加 int 型數(shù)據(jù)：

list.add(3); 

上面這個(gè)調(diào)用在底層將會(huì)發(fā)生自動(dòng)裝箱操作：

list.add (Integer.valueOf(3));

基本數(shù)據(jù)類(lèi)型 int 會(huì)被轉(zhuǎn)換成 Integer 對(duì)象存入集合中。

我們?cè)賮?lái)從這個(gè)集合中根據(jù)某個(gè)下標(biāo) i 獲取對(duì)應(yīng)的 Integer 對(duì)象，并用基本數(shù)據(jù)類(lèi)型 int 接收：

int n = list.get(i);

上面這個(gè)調(diào)用在底層將會(huì)發(fā)生自動(dòng)拆箱操作：

int n = list.get(i).intValue();

六、數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換

另外，除了在集合中的廣泛應(yīng)用，包裝類(lèi)還包含一個(gè)重要功能，那就是提供將String型數(shù)據(jù)變?yōu)榛緮?shù)據(jù)類(lèi)型的方法，使用幾個(gè)代表的類(lèi)做說(shuō)明：

Integer：

Double：

Boolean：

這些方法均被 static 標(biāo)識(shí)，也就是說(shuō)它們被各自對(duì)應(yīng)的所有對(duì)象共同維護(hù)，直接通過(guò)類(lèi)名訪問(wèn)該方法。舉個(gè)例子：

String str = "10";
int temp = Integer.parseInt(str);// String -> int
System.out.println(temp * 2); // 20

需要特別注意的是：Character 類(lèi)里面并不存在字符串變?yōu)樽址姆椒ǎ驗(yàn)?String 類(lèi)中已經(jīng)有一個(gè) charAt()的方法可以根據(jù)索引取出字符內(nèi)容。

以上就是淺析Java中為什么要設(shè)計(jì)包裝類(lèi)的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java 設(shè)計(jì)包裝類(lèi)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

最新評(píng)論