探秘Java的自动装箱与拆箱

Java提供了8种基本数据类型：byte、short、int、long、char、boolean、float和double，然而它们却不能像引用类型那样向上转型为Object，也无法使用泛型。因此，Java提供了它们对应的引用类型的包装类：Byte、Short、Integer、Long、Character、Boolean、Float和Double

什么是自动装箱与自动拆箱

在Java 5开始就提供了自动装箱/拆箱的特性，装箱就是将基本数据类型转换为它的包装类，而拆箱就是将包装类转换为基本数据类型。

// 自动装箱
Integer a = 1;
// 自动拆箱
int b = a; 

自动装箱/拆箱的实现原理

我们使用javac编译上面的代码，然后使用javap来查看一下字节码，可以看到这么一部分

0: iconst_1
1: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
4: astore_1
5: aload_1
6: invokevirtual #3                  // Method java/lang/Integer.intValue:()I
9: istore_2
10: return

自动装箱调用了包装类的valueOf方法，而自动拆箱调用了xxxValue方法，就是这么简单

包装类缓存

观察如下代码，思考一下输出结果

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 1;
        Integer b = 1;
        Integer c = 233;
        Integer d = 233;
        System.out.println(a == b);
        System.out.println(c == d);
    }
}

返回两个true？还是返回两个false？

正确答案是true false。是不是有点出乎意料？我们进入Integer.valueOf()方法的源码来一探究竟。

valueOf的实现

public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}

我们看到，它首先判断i值的范围，如果在IntegerCache.low和IntegerCache.high之间的话，就从名为IntegerCache.cache的缓存数组中返回包装类的对象。

private static class IntegerCache {
    static final int low = -128;
    static final int high;
    static final Integer cache[];

low的值为-128，而high的值一般默认为127。这就很好的解释了为什么1和1自动装箱的引用相等，而233和另一个233装箱后的引用不同。

其他包装类的valueOf

大家可以自行查看源代码，这里只做一个简单总结

• byte：全部缓存，-128-127
• short：缓存-128到127
• int：缓存-128到high（默认127）
• long：缓存-128到127
• char：缓存0-127
• boolean：使用名为TRUE和FALSE的缓存
• float：不缓存
• double：不缓存

装箱拆箱与运算的复杂情况

先下结论：当 ==运算符的两个操作数都是包装器类型的引用，则是比较是否是同一个实例，而如果其中有一个是基本数据类型则比较数值（自动拆箱）。此外，对于包装器类型，equals方法不会进行类型转换。

综合练习

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 1;
        Integer b = 2;
        Integer c = 3;
        Integer d = 3;
        Integer e = 321;
        Integer f = 321;
        Long g = 3L;
        Long h = 2L;

        System.out.println(c == d); // true
        System.out.println(e == f); // false
        System.out.println(c == (a + b)); // true
        System.out.println(c.equals(a + b)); // true
        System.out.println(g == (a + b)); // true
        System.out.println(g.equals(a + b)); // false -> Integer不是Long实例
        System.out.println(g.equals(a + h)); // true
    }
}