JDK核心JAVA源码解析（8） - 自动封箱拆箱与效率的思考

想写这个系列很久了，对自己也是个总结与提高。原来在学JAVA时，那些JAVA入门书籍会告诉你一些规律还有法则，但是用的时候我们一般很难想起来，因为我们用的少并且不知道为什么。知其所以然方能印象深刻并学以致用。

本文基于 Java 14

在JDK1.5引入自动装箱/拆箱，让开发更高效。自动装箱时编译器调用valueOf()将原始类型值转换成对象，同时自动拆箱时，编译器通过调用类似intValue(),doubleValue()这类的方法将对象转换成原始类型值。
自动装箱是将 boolean 值转换成 Boolean 对象，byte 值转换成 Byte 对象，char 转换成 Character 对象，float 值转换成 Float 对象，int 转换成 Integer，long 转换成 Long，short 转换成 Short，自动拆箱则是相反的操作。

public static void main(String[] args) {
        Long v = 6L;
        long a = v;
        if (a > v) {
            
        }
    }

通过javap -c命令查看：

 0 ldc2_w #68 <6>
 3 invokestatic #66 
 6 astore_1
 7 aload_1
 8 invokevirtual #70 
11 lstore_2
12 lload_2
13 aload_1
14 invokevirtual #70 
17 lcmp
18 ifle 21 (+3)
21 return

可以看到，调用Long.valueOf自动封箱，调用Long.longValue自动拆箱。

自动装箱拆箱时机

1.赋值还有比较运算时，类型不一致，会自动装箱拆箱

public static void main(String[] args) {
       Long v = 6L;
       long a = v;
}

通过javap -c命令查看：

 0 ldc2_w #68 <6>
 3 invokestatic #66 
 6 astore_1
 7 aload_1
 8 invokevirtual #70 
11 lstore_2
12 return

可以看到，调用Long.valueOf自动封箱，调用Long.longValue自动拆箱。

2.方法调用时，类型不一致，会自动装箱拆箱

public static void main(String[] args) {
    Long v = 6L;
    test1(v);
    long a = v;
    test2(a);
}
private static void test1(long v) {

}
private static void test2(Long v) {

}

通过javap -c命令查看main方法：

 0 ldc2_w #68 <6>
 3 invokestatic #66 
 6 astore_1
 7 aload_1
 8 invokevirtual #70 
11 invokestatic #71 
14 aload_1
15 invokevirtual #70 
18 lstore_2
19 lload_2
20 invokestatic #66 
23 invokestatic #72 
26 return

调用方法前，发生了自动拆箱与自动装箱。

3. 对于同时有封装类型和原始类型两种参数的重载，不会发生自动封箱拆箱

public static void main(String[] args) {
    Long v = 6L;
    test1(v);
    long a = v;
    test1(a);
}
private static void test1(long v) {

}
private static void test1(Long v) {

}

通过javap -c命令查看main方法：

 0 ldc2_w #68 <6>
 3 invokestatic #66 
 6 astore_1
 7 aload_1
 8 invokestatic #70 
11 aload_1
12 invokevirtual #71 
15 lstore_2
16 lload_2
17 invokestatic #72 
20 return

这次调用方法前，并没有发生自动拆箱与自动装箱。

自动封箱拆箱性能问题

由于自动封箱拆箱需要额外的操作，运算必须转化为原始类型，所以在**运算过程中，使用原始类型。存储数据的时候，用封装类型，**因为原始类型有默认值，我们有时候想用null代表这个数据不存在。

例如下面的代码，这个封箱就是没有必要的，会浪费性能：

Long l = 0L;
for(int i = 0; i < 50000; i++) {
    l += 1L;
}

三目运算符与性能问题

对于三目运算符，比如冒号表达式，如果有原始类型，则会发生自动拆箱。

public static void main(String[] args) {
    Long v = null;
    Long a = new Random().nextBoolean() ? v : 0L;
}

通过javap -c命令查看main方法：

 0 aconst_null
 1 astore_1
 2 new #68 
 5 dup
 6 invokespecial #69 >
 9 invokevirtual #70 
12 ifeq 22 (+10)
15 aload_1
16 invokevirtual #71 
19 goto 23 (+4)
22 lconst_0
23 invokestatic #66 
26 astore_2
27 return

可以看出，冒号表达式其实变成了：

Long a = Long.valueOf(new Random().nextBoolean() ? v.longValue() : 0L);

这样的话，如果 Random 随机的是 true，则会抛出NullPointerException

三目运算符判断null返回默认值效率问题

有时候，我们需要null转换成默认值，一般像common-lang的ObjectUtils里面的defaultIfNull这么写：

Long a = 6L;
a = a != null ? a : 0L;

这样，虽然没错，但是会多出一步自动拆箱，再封箱，查看字节码：

 0 ldc2_w #68 <6>
 3 invokestatic #66 
 6 astore_1
 7 aload_1
 8 ifnull 18 (+10)
11 aload_1
12 invokevirtual #70 
15 goto 19 (+4)
18 lconst_0
19 invokestatic #66 
22 astore_1
23 return

相当于：

a = Long.valueOf(a != null ? a.longValue() : 0L);

这样的话，无论 a 是不是 null，都会多出来这些拆箱封箱，效率不好。

对于这种场景，考虑到效率，还是老老实实，写 if-else 不要用三目运算符了。