在本文中，筆者向大家介紹下Java中一個(gè)非常重要也非常有趣的特性，就是自動(dòng)裝箱與拆箱，并從源碼中解讀自動(dòng)裝箱與拆箱的原理，同時(shí)這種特性也留有一個(gè)陷阱。開發(fā)者如果不注意，就會(huì)很容易跌入這個(gè)陷阱。

自動(dòng)裝箱(Autoboxing)

定義

大家在平時(shí)編寫Java程序時(shí)，都常常以以下方式來定義一個(gè)Integer對(duì)象:

Integer i=100;

從上面的代碼中，大家可以得知，i為一個(gè)Integer類型的引用，100為Java中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型(primitive data type)。而這種直接將一個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型傳給其相應(yīng)的封裝類(wrapper class)的做法，便是自動(dòng)裝箱(Autoboxing)。

在jdk 1.5中，自動(dòng)裝箱首次被引入。而在jdk 1.5之前，如果你想要定義一個(gè)value為100的Integer對(duì)象，則需要這樣做：

Integer i=new Integer (100);

原理

我們?cè)谝陨洗a“Integer i=100;”處打一個(gè)斷點(diǎn)，跟蹤一下。

接下來，我們可以看到，程序跳轉(zhuǎn)到了Integer類的valueOf(int i)方法中

/**
   * Returns a <tt>Integer</tt> instance representing the specified
   * <tt>int</tt> value.
   * If a new <tt>Integer</tt> instance is not required, this method
   * should generally be used in preference to the constructor
   * {@link #Integer(int)}, as this method is likely to yield
   * significantly better space and time performance by caching
   * frequently requested values.
   *
   * @param i an <code>int</code> value.
   * @return a <tt>Integer</tt> instance representing <tt>i</tt>.
   * @since 1.5
   */
  public static Integer valueOf(int i) {
    if(i >= -128 && i <= IntegerCache.high)
      return IntegerCache.cache[i + 128];
    else
      return new Integer(i);
  }

換句話說，裝箱就是jdk自己幫你完成了調(diào)用Integer.valueOf(100)。

拆箱(Unboxing)

定義

Integer integer100=100;
int int100=integer100;

從上面的代碼中，大家可看出integer100為一個(gè)Integer類型的引用，int100為一個(gè)int類型的原始數(shù)據(jù)類型。但是，我們可以將一個(gè)Integer類型的對(duì)象賦值給其相應(yīng)原始數(shù)據(jù)類型的變量。這便是拆箱。

拆箱與裝箱是相反的操作。裝箱是將一個(gè)原始數(shù)據(jù)類型賦值給相應(yīng)封裝類的變量。而拆箱則是將一個(gè)封裝類的變量賦值給相應(yīng)原始數(shù)據(jù)類型的變量。裝箱、拆箱的名字也取得相當(dāng)貼切。

原理

筆者相信大家也都猜到了，拆箱過程中jdk為我們做了什么。我們還是通過實(shí)驗(yàn)來證明我們的猜想吧。

在以上代碼的第二行代碼打上斷點(diǎn)，即在“int int100=integer100;”上打上斷點(diǎn)，跟蹤一下。

我們可以看到，程序跳轉(zhuǎn)到了Integer的intValue()方法。

/**
   * Returns the value of this <code>Integer</code> as an
   * <code>int</code>.
   */
  public int intValue() {
	return value;
  }

也就是，jdk幫我們完成了對(duì)intValue()方法的調(diào)用。對(duì)于以上的實(shí)驗(yàn)而言，便是調(diào)用integer100的intValue()方法，將其返回值賦給了int100。

擴(kuò)展

實(shí)驗(yàn)1

Integer integer400=400;
int int400=400;
System.out.println(integer400==int400);

在以上代碼的第三行中，integer400與int400執(zhí)行了==運(yùn)行。而這兩個(gè)是不同類型的變量，到底是integer400拆箱了，還是int400裝箱了呢？運(yùn)行結(jié)果是什么呢？

 ==運(yùn)算是判斷兩個(gè)對(duì)象的地址是否相等或者判斷兩個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型的值是否相等。所以，大家很容易推測到，如果integer400拆箱了，則說明對(duì)比的是兩個(gè)基礎(chǔ)類型的值，那此時(shí)必然相等，運(yùn)行結(jié)果為true；如果int400裝箱了，則說明對(duì)比的是兩個(gè)對(duì)象的地址是否相等，那此時(shí)地址必然不相等，運(yùn)行結(jié)果為false。（至于為什么筆者對(duì)它們賦值為400，就是后面將要講到的陷阱有關(guān)）。

我們實(shí)際的運(yùn)行結(jié)果為true。所以是integer400拆箱了。對(duì)代碼跟蹤的結(jié)果也證明這一點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)2

Integer integer100=100;
int int100=100;
System.out.println(integer100.equals(int100));

在以上代碼的第三行中，integer100的方法equals的參數(shù)為int100。我們知道equals方法的參數(shù)為Object，而不是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型，因而在這里必然是int100裝箱了。對(duì)代碼跟蹤的結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。

其實(shí)，如果一個(gè)方法中參數(shù)類型為原始數(shù)據(jù)類型，所傳入的參數(shù)類型為其封裝類，則會(huì)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行拆箱；相應(yīng)地，如果一個(gè)方法中參數(shù)類型為封裝類型，所傳入的參數(shù)類型為其原始數(shù)據(jù)類型，則會(huì)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行裝箱。

實(shí)驗(yàn)3

Integer integer100 = 100;
int int100 = 100;
Long long200 = 200l;
System.out.println(integer100 + int100);
System.out.println(long200 == (integer100 + int100));
System.out.println(long200.equals(integer100 + int100));

在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們已經(jīng)得知，當(dāng)一個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型與封裝類進(jìn)行==運(yùn)算時(shí)，會(huì)將封裝類進(jìn)行拆箱。那如果+、-、*、/呢？我們?cè)谶@個(gè)實(shí)驗(yàn)中，就可知道。

如果+運(yùn)算，會(huì)將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型裝箱，那么：

•第4行中，integer100+int100就會(huì)得到一個(gè)類型為Integer且value為200的對(duì)象o，并執(zhí)行這個(gè)對(duì)象的toString()方法，并輸出”200”；

•第5行中，integer100+int100就會(huì)得到一個(gè)類型為Integer且value為200的對(duì)象o，==運(yùn)算將這個(gè)對(duì)象與long200對(duì)象進(jìn)行對(duì)比，顯然，將會(huì)輸出false；

•第6行中，integer100+int100就會(huì)得到一個(gè)類型為Integer且value為200的對(duì)象o，Long的equals方法將long200與o對(duì)比，因?yàn)閮啥际遣煌愋偷姆庋b類，因而輸出false；

如果+運(yùn)算，會(huì)將封裝類進(jìn)行拆箱，那么:

•第4行中，integer100+int100就會(huì)得到一個(gè)類型為int且value為200的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型b，再將b進(jìn)行裝箱得到o，執(zhí)行這個(gè)對(duì)象的toString()方法，并輸出”200”；

•第5行中，integer100+int100就會(huì)得到一個(gè)類型為int且value為200的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型b1，==運(yùn)算將long200進(jìn)行拆箱得到b2，顯然b1==b2，輸出true；

•第6行中，integer100+int100就會(huì)得到一個(gè)類型為int且value為200的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型b，Long的equals方法將b進(jìn)行裝箱，但裝箱所得到的是類型為Integer的對(duì)象o，因?yàn)閛與long200為不同的類型的對(duì)象，所以輸出false；

程序運(yùn)行的結(jié)果為:     

200
true
false

因而，第二種推測是正確，即在+運(yùn)算時(shí)，會(huì)將封裝類進(jìn)行拆箱。

陷阱

陷阱1

Integer integer100=null;
int int100=integer100;

這兩行代碼是完全合法的，完全能夠通過編譯的，但是在運(yùn)行時(shí)，就會(huì)拋出空指針異常。其中，integer100為Integer類型的對(duì)象，它當(dāng)然可以指向null。但在第二行時(shí)，就會(huì)對(duì)integer100進(jìn)行拆箱，也就是對(duì)一個(gè)null對(duì)象執(zhí)行intValue()方法，當(dāng)然會(huì)拋出空指針異常。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。

陷阱2

Integer i1=100;
Integer i2=100;
Integer i3=300;
Integer i4=300;
System.out.println(i1==i2);
System.out.println(i3==i4);

因?yàn)閕1、i2、i3、i4都是Integer類型的，所以我們想，運(yùn)行結(jié)果應(yīng)該都是false。但是，真實(shí)的運(yùn)行結(jié)果為“System.out.println(i1==i2);”為 true，但是“System.out.println(i3==i4);”為false。也就意味著,i1與i2這兩個(gè)Integer類型的引用指向了同一個(gè)對(duì)象，而i3與i4指向了不同的對(duì)象。為什么呢？不都是調(diào)用Integer.valueOf(int i)方法嗎？

讓我們?cè)倏纯碔nteger.valueOf(int i)方法。

/**
   * Returns a <tt>Integer</tt> instance representing the specified
   * <tt>int</tt> value.
   * If a new <tt>Integer</tt> instance is not required, this method
   * should generally be used in preference to the constructor
   * {@link #Integer(int)}, as this method is likely to yield
   * significantly better space and time performance by caching
   * frequently requested values.
   *
   * @param i an <code>int</code> value.
   * @return a <tt>Integer</tt> instance representing <tt>i</tt>.
   * @since 1.5
   */
  public static Integer valueOf(int i) {
    if(i >= -128 && i <= IntegerCache.high)
      return IntegerCache.cache[i + 128];
    else
      return new Integer(i);
  }

我們可以看到當(dāng)i>=-128且i<=IntegerCache.high時(shí)，直接返回IntegerCache.cache[i + 128]。其中，IntegerCache為Integer的內(nèi)部靜態(tài)類，其原碼如下：

private static class IntegerCache {
    static final int high;
    static final Integer cache[];

    static {
      final int low = -128;

      // high value may be configured by property
      int h = 127;
      if (integerCacheHighPropValue != null) {
        // Use Long.decode here to avoid invoking methods that
        // require Integer's autoboxing cache to be initialized
        int i = Long.decode(integerCacheHighPropValue).intValue();
        i = Math.max(i, 127);
        // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
        h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - -low);
      }
      high = h;

      cache = new Integer[(high - low) + 1];
      int j = low;
      for(int k = 0; k < cache.length; k++)
        cache[k] = new Integer(j++);
    }

    private IntegerCache() {}
  }

我們可以清楚地看到，IntegerCache有靜態(tài)成員變量cache，為一個(gè)擁有256個(gè)元素的數(shù)組。在IntegerCache中也對(duì)cache進(jìn)行了初始化，即第i個(gè)元素是值為i-128的Integer對(duì)象。而-128至127是最常用的Integer對(duì)象，這樣的做法也在很大程度上提高了性能。也正因?yàn)槿绱?，“Integeri1=100;Integer i2=100;”，i1與i2得到是相同的對(duì)象。

對(duì)比擴(kuò)展中的第二個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們得知，當(dāng)封裝類與基礎(chǔ)類型進(jìn)行==運(yùn)行時(shí)，封裝類會(huì)進(jìn)行拆箱，拆箱結(jié)果與基礎(chǔ)類型對(duì)比值；而兩個(gè)封裝類進(jìn)行==運(yùn)行時(shí)，與其它的對(duì)象進(jìn)行==運(yùn)行一樣，對(duì)比兩個(gè)對(duì)象的地址，也即判斷是否兩個(gè)引用是否指向同一個(gè)對(duì)象。

以上這篇淺談Java自動(dòng)裝箱與拆箱及其陷阱就是小編分享給大家的全部內(nèi)容了，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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