Java實現(xiàn)拆箱和裝箱的原理解析

更新時間：2024年05月22日 08:49:30 作者：猿java

Java 是一種強類型語言,然而在 Java中Integer類型和 int類型兩種不同類型的數(shù)字卻能正常地進行數(shù)學運算,為什么？今天我們就來聊聊其背后的秘密：拆箱和裝箱,感興趣的小伙伴跟著小編一起來看看吧

什么是拆箱和裝箱？

拆箱和裝箱，其實是Java 5引入的一個語法糖，是將 Java的8種基本數(shù)據(jù)類型與其對應的包裝類之間自動轉換的過程，如下圖：

裝箱，將基本數(shù)據(jù)類型轉換為對應的包裝類對象的過程
拆箱，將包裝類對象轉換為對應的基本數(shù)據(jù)類型的過程

如下代碼：Integer a 加上 int b 能正確的得出結果3，其中就包含裝箱和拆箱的過程。

public class UnboxingAndPackingTest {     
    public static void main(String[] args) {         
            Integer a = 1;         
            int b = 2;         
            int sum = a + b;         
            System.out.println(sum);// sum=3     
          } 
  }

如何實現(xiàn)拆箱和裝箱？

在上述代碼中，我們并沒有手動去執(zhí)行裝箱和拆箱，說明這個過程是編譯器自動完成的，那么，編譯器是如何完成裝箱和拆箱的？為了更好地說明裝箱和拆箱的原理，我們還是延用上面的示例代碼，通過字節(jié)碼層面來進行分析。

我們通過 javap -c UnboxingAndPackingTest指令，對字節(jié)碼進行反編譯，如下截圖：

裝箱

將上述裝箱的字節(jié)碼摘出來，如下：

0: iconst_1 
1: invokestatic  #2  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer; 
4: astore_1

字節(jié)碼的解釋如下：

iconst_1 將整數(shù)常量1 壓入操作數(shù)棧
invokestatic #2 調用Integer.valueOf(int)方法，將整數(shù)1 裝箱為Integer對象
astore_1 將裝箱后的Integer對象存儲到局部變量表的索引1 處（即變量 a)

因此，Integer a = 1在字節(jié)碼層面是調用了Integer.valueOf(int)方法，將整數(shù)1 裝箱為Integer對象。

拆箱

將上述拆箱的字節(jié)碼摘出來，如下：

7: aload_1 
8: invokevirtual #3   // Method java/lang/Integer.intValue:()I 
11: iload_2 
12: iadd 13: istore_3

字節(jié)碼的解釋如下：

aload_1 將局部變量表索引1 的Integer對象加載到操作數(shù)棧
invokevirtual #3 調用了Integer.intValue()方法，將Integer對象拆箱為原始類型int
iload_2 將局部變量表索引2 的int值（即變量 b）加載到操作數(shù)棧
iadd 將兩個int值相加
istore_3 將相加后的結果存儲到局部變量表索引3 處（即變量 sum）

通過上述字節(jié)碼的解析，我們可以清楚地看到Java編譯器是如何將裝箱和拆箱操作插入到代碼中的。具體總結成，裝箱操作通過調用Integer.valueOf(int)方法實現(xiàn)，而拆箱操作通過調用Integer.intValue()方法實現(xiàn)。

Integer.valueof()

上述示例的裝箱操作是通過調用Integer.valueOf(int)方法實現(xiàn)，因此，我們來看看Integer.valueof()的源碼是如何實現(xiàn)的，源碼截圖如下：

Integer.valueof()方法，首先會檢查i是否命中緩存（-128 到 127），如果i在這個范圍內(nèi)，則直接返回緩存中的Integer實例，如果i不在緩存范圍內(nèi)，則創(chuàng)建一個新的Integer實例。
這里特別需要注意，Integer的緩存是-128 到 127，如果對兩個 Integer進行比較，一定要特別注意==和equal()的使用。

下面以一個示例來演示Integer類型的==和equal()使用：