Java中的数据类型

1. Java中数据类型图示:

2. Java数据类型在内存中的存储：

1）基本数据类型的存储原理：

所有的简单数据类型不存在“引用”的概念，基本数据类型都是直接存储在内存中的内存栈上的，数据本身的值就是存储在栈空间里面，而Java语言里面八种数据类型是这种存储模型；

2）引用类型的存储原理:

引用类型继承于Object类（也是引用类型）都是按照Java里面存储对象的内存模型来进行数据存储的，使用Java内存堆和内存栈来进行这种类型的数据存储，简单地讲，“引用”是存储在有序的内存栈上的，而对象本身的值存储在内存堆上的；

3）区别:

基本数据类型和引用类型的区别主要在于基本数据类型是分配在栈上的，而引用类型是分配在堆上的（需要java中的栈、堆概念），

基本类型和引用类型的内存模型本质上是不一样的。

例1：我们分析一下”==“和equals（）的区别。

//首先，定以两个String对象
Stringa="abc";
Stringb="abc";
//然后
if(a==b){
System.out.println("a==b");
}else{
System.out.println("a!=b");}

程序输出a!=b
原因:a和b的地址是不相同的，a==b比较的是两个变量的地址

例2：定义两个基本类型

int a=4;
int b=4;
if(a==b){
System.out.println("a==b");
}else{
System.out.println("a!=b");
}

输出：a==b
原因：==比较的是两个变量的内容

总结: 论是基本数据类型还是引用类型，他们都会先在栈中分配一块内存，对于基本类型来说，这块区域包含的是基本类型的内容；而对于对象类型来说，这块区域包含的是指向真正内容的指针，真正的内容被手动的分配在堆上。

3. Java的封装数据类型

1） Java为每个基本数据类型提供了封装类

为了编程的方便还是引入了基本数据类型，但是为了能够将这些基本数据类型当成对象操作，Java为每 一个基本数据类型都引入了对应的包装类型（wrapper class），int的包装类就是Integer，从Java 5开始引入了自动装箱/拆箱机制，使得二者可以相互转换。

2） int与Integer的基本使用对比

Integer是int的包装类；int是基本数据类型；
Integer变量必须实例化后才能使用；int变量不需要；
Integer实际是对象的引用，指向此new的Integer对象；int是直接存储数据值 ；
Integer的默认值是null；int的默认值是0。

3） int与Integer的深入对比

（1）由于Integer变量实际上是对一个Integer对象的引用，所以两个通过new生成的Integer变量永远是不相等的（因为new生成的是两个对象，其内存地址不同）。

Integer i = new Integer(100);
Integer j = new Integer(100);
System.out.print(i == j); //false

（2）Integer变量和int变量比较时，只要两个变量的值是向等的，则结果为true（因为包装类Integer和基本数据类型int比较时，java会自动拆包装为int，然后进行比较，实际上就变为两个int变量的比较）

Integer i = new Integer(100);
int j = 100；
System.out.print(i == j); //true

（3）非new生成的Integer变量和new Integer()生成的变量比较时，结果为false。因为非new生成的Integer变量指向的是静态常量池中cache数组中存储的指向了堆中的Integer对象，而new Integer()生成的变量指向堆中新建的对象，两者在内存中的对象引用（地址）不同。

Integer i = new Integer(100);
Integer j = 100;
System.out.print(i == j); //false

（4）对于两个非new生成的Integer对象，进行比较时，如果两个变量的值在区间-128到127之间，则比较结果为true，如果两个变量的值不在此区间，则比较结果为false

Integer i = 100;
Integer j = 100;
System.out.print(i == j); //true
Integer i = 128;
Integer j = 128;
System.out.print(i == j); //false

对于第4条的原因： java在编译Integer i = 100 ;时，会翻译成为Integer i = Integer.valueOf(100)。而java API中对Integer类型的valueOf的定义如下，对于-128到127之间的数，会进行缓存，Integer i = 127时，会将127这个Integer对象进行缓存，下次再写Integer j = 127时，就会直接从缓存中取，就不会new了。

public static Integer valueOf(int i){
  assert IntegerCache.high >= 127;
  if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high){
      return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
  }
  return new Integer(i);
}

4） 自动装箱和自动拆箱

4.1 自动装箱：将基本数据类型重新转化为对象

public class Test {  
  public static void main(String[] args) {  
      // 声明一个Integer对象，用到了自动的装箱：解析为:Integer num = Integer.valueOf(9);
      Integer num = 9;
  }  
}  

9是属于基本数据类型的，原则上它是不能直接赋值给一个对象Integer的。但jdk1.5后你就可以进行这样的声明，自动将基本数据类型转化为对应的封装类型，成为一个对象以后就可以调用对象所声明的所有的方法。

4.2 自动拆箱：将对象重新转化为基本数据类型

public class Test {  
      public static void main(String[] args) {  
          / /声明一个Integer对象
       Integer num = 9;
         
          // 进行计算时隐含的有自动拆箱
    System.out.print(num--);
      }  
  }  

因为对象时不能直接进行运算的，而是要转化为基本数据类型后才能进行加减乘除。对比：

// 装箱
Integer num = 10;
// 拆箱
int num1 = num;

5）深入解析Integer

5.1 问题描述

 public class Test {  
      public static void main(String[] args) {  
       // 在-128~127 之外的数
          Integer num1 = 128;  
          Integer num2 = 128;          
          System.out.println(num1==num2);   //false
                     
          // 在-128~127 之内的数
          Integer num3 = 9;  
          Integer num4 = 9;  
          System.out.println(num3==num4);   //true
      }  
  }  

解析原因：归结于java对于Integer与int的自动装箱与拆箱的设计，是一种模式：叫享元模式（flyweight）。
（1）加大对简单数字的重利用，Java定义在自动装箱时对于在-128~127之内的数值，它们被装箱为Integer对象后，会存在内存中被重用，始终只存在一个对象。
（2）而如果在-128~127之外的数，被装箱后的Integer对象并不会被重用，即相当于每次装箱时都新建一个 Integer对象。

5.2 Integer源码解析
给一个Integer对象赋一个int值的时候，会调用Integer类的静态方法valueOf，源码如下：

public static Integer valueOf(String s, int radix) throws NumberFormatException {
      return Integer.valueOf(parseInt(s,radix));
  }

（1）在-128~127之内：静态常量池中cache数组是static final类型，cache数组对象会被存储于静态常量池中。 cache数组里面的元素却不是static final类型，而是cache[k] = new Integer(j++)，那么这些元素是存储于堆中，只是cache数组对象存储的是指向了堆中的Integer对象>（引用地址）
（2）在-128~127 之外：新建一个 Integer对象，并返回。

public static Integer valueOf(int i) {
      assert IntegerCache.high >= 127;
      if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high) {
          return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
      }
      return new Integer(i);
  }

6）IntegerCache是Integer的内部类，源码如下：

缓存支持自动装箱的对象标识语义 -128和127（含）。
缓存在第一次使用时初始化。 缓存的大小可以由-XX：AutoBoxCacheMax = 选项控制。
在VM初始化期间，java.lang.Integer.IntegerCache.high属性可以设置并保存在私有系统属性中

private static class IntegerCache {
  static final int low = -128;
  static final int high;
  static final Integer cache[];
  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) {
          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);
      }
      high = h;
      cache = new Integer[(high - low) + 1];
      int j = low;
      for(int k = 0; k < cache.length; k++) {
          cache[k] = new Integer(j++); // 创建一个对象
      }
  }
  private IntegerCache() {}
}