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Java 基本数据类型
Java 的两大数据类型:
内置数据类型
引用类型
Java 常量
自动拆箱和装箱(详解)
实现
自动装箱与拆箱中的“坑”
了解基本类型缓存(常量池)的最佳实践
总结
基本数据类型的存储方式
存在栈中
存在堆里
存在常量池
变量就是申请内存来存储值。也就是说,当创建变量的时候,需要在内存中申请空间。
内存管理系统根据变量的类型为变量分配存储空间,分配的空间只能用来储存该类型数据。
因此,通过定义不同类型的变量,可以在内存中储存整数、小数或者字符。
Java语言提供了八种基本类型。六种数字类型(四个整数型,两个浮点型),一种字符类型,还有一种布尔型。
byte:
short:
int:
long:
float:
double:
boolean:
char:
//8位
byte bx = Byte.MAX_VALUE;
byte bn = Byte.MIN_VALUE;
//16位
short sx = Short.MAX_VALUE;
short sn = Short.MIN_VALUE;
//32位
int ix = Integer.MAX_VALUE;
int in = Integer.MIN_VALUE;
//64位
long lx = Long.MAX_VALUE;
long ln = Long.MIN_VALUE;
//32位
float fx = Float.MAX_VALUE;
float fn = Float.MIN_VALUE;
//64位
double dx = Double.MAX_VALUE;
double dn = Double.MIN_VALUE;
//16位
char cx = Character.MAX_VALUE;
char cn = Character.MIN_VALUE;
//1位
boolean bt = Boolean.TRUE;
boolean bf = Boolean.FALSE;
`127`
`-128`
`32767`
`-32768`
`2147483647`
`-2147483648`
`9223372036854775807`
`-9223372036854775808`
`3.4028235E38`
`1.4E-45`
`1.7976931348623157E308`
`4.9E-324`
`�`
`true`
`false`
常量在程序运行时是不能被修改的。
在 Java 中使用 final 关键字来修饰常量,声明方式和变量类似:
final double PI = 3.1415927;
虽然常量名也可以用小写,但为了便于识别,通常使用大写字母表示常量。
字面量可以赋给任何内置类型的变量。例如:
byte a = 68;
char a = 'A'
Java 5增加了自动装箱与自动拆箱机制,方便基本类型与包装类型的相互转换操作。在Java 5之前,如果要将一个int型的值转换成对应的包装器类型Integer,必须显式的使用new创建一个新的Integer对象,或者调用静态方法Integer.valueOf()。
//在Java 5之前,只能这样做
Integer value = new Integer(10);
//或者这样做
Integer value = Integer.valueOf(10);
//直接赋值是错误的
//Integer value = 10;`
在Java 5中,可以直接将整型赋给Integer对象,由编译器来完成从int型到Integer类型的转换,这就叫自动装箱。
`//在Java 5中,直接赋值是合法的,由编译器来完成转换`
`Integer value = 10;`
`与此对应的,自动拆箱就是可以将包装类型转换为基本类型,具体的转换工作由编译器来完成。`
`//在Java 5 中可以直接这么做`
`Integer value = new Integer(10);`
`int i = value;`
自动装箱与自动拆箱为程序员提供了很大的方便,而在实际的应用中,自动装箱与拆箱也是使用最广泛的特性之一。自动装箱和自动拆箱其实是Java编译器提供的一颗语法糖(语法糖是指在计算机语言中添加的某种语法,这种语法对语言的功能并没有影响,但是更方便程序员使用。通过可提高开发效率,增加代码可读性,增加代码的安全性)。
在八种包装类型中,每一种包装类型都提供了两个方法:
静态方法valueOf(基本类型):将给定的基本类型转换成对应的包装类型;
实例方法xxxValue():将具体的包装类型对象转换成基本类型; 下面我们以int和Integer为例,说明Java中自动装箱与自动拆箱的实现机制。看如下代码:
class Auto //code1
{
public static void main(String[] args)
{
//自动装箱
Integer inte = 10;
//自动拆箱
int i = inte;
//再double和Double来验证一下
Double doub = 12.40;
double d = doub;
}
}
上面的代码先将int型转为Integer对象,再讲Integer对象转换为int型,毫无疑问,这是可以正确运行的。可是,这种转换是怎么进行的呢?使用反编译工具,将生成的Class文件在反编译为Java文件,让我们看看发生了什么:
class Auto//code2
{
public static void main(String[] paramArrayOfString)
{
Integer localInteger = Integer.valueOf(10);
int i = localInteger.intValue();
Double localDouble = Double.valueOf(12.4D);
double d = localDouble.doubleValue();
}
}
我们可以看到经过javac编译之后,code1的代码被转换成了code2,实际运行时,虚拟机运行的就是code2的代码。也就是说,虚拟机根本不知道有自动拆箱和自动装箱这回事;在将Java源文件编译为class文件的过程中,javac编译器在自动装箱的时候,调用了Integer.valueOf()方法,在自动拆箱时,又调用了intValue()方法。我们可以看到,double和Double也是如此。 实现总结:其实自动装箱和自动封箱是编译器为我们提供的一颗语法糖。在自动装箱时,编译器调用包装类型的valueOf()方法;在自动拆箱时,编译器调用了相应的xxxValue()方法。
在使用自动装箱与自动拆箱时,要注意一些陷阱,为了避免这些陷阱,我们有必要去看一下各种包装类型的源码。
Integer源码
public final class Integer extends Number implements Comparable {
private final int value;
/*Integer的构造方法,接受一个整型参数,Integer对象表示的int值,保存在value中*/
public Integer(int value) {
this.value = value;
}
/*equals()方法判断的是:所代表的int型的值是否相等*/
public boolean equals(Object obj) {
if (obj instanceof Integer) {
return value == ((Integer)obj).intValue();
}
return false;
}
/*返回这个Integer对象代表的int值,也就是保存在value中的值*/
public int intValue() {
return value;
}
/**
* 首先会判断i是否在[IntegerCache.low,Integer.high]之间
* 如果是,直接返回Integer.cache中相应的元素
* 否则,调用构造方法,创建一个新的Integer对象
*/
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);
}
/**
* 静态内部类,缓存了从[low,high]对应的Integer对象
* low -128这个值不会被改变
* high 默认是127,可以改变,最大不超过:Integer.MAX_VALUE - (-low) -1
* cache 保存从[low,high]对象的Integer对象
*/
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++);
}
private IntegerCache() {}
}
以上是Oracle(Sun)公司JDK 1.7中Integer源码的一部分,通过分析上面的代码,得到:
1)Integer有一个实例域value,它保存了这个Integer所代表的int型的值,且它是final的,也就是说这个Integer对象一经构造完成,它所代表的值就不能再被改变。
2)Integer重写了equals()方法,它通过比较两个Integer对象的value,来判断是否相等。
3)重点是静态内部类IntegerCache,通过类名就可以发现:它是用来缓存数据的。它有一个数组,里面保存的是连续的Integer对象。 (a) low:代表缓存数据中最小的值,固定是-128。
(b) high:代表缓存数据中最大的值,它可以被该改变,默认是127。high最小是127,最大是Integer.MAX_VALUE-(-low)-1,如果high超过了这个值,那么cache[ ]的长度就超过Integer.MAX_VALUE了,也就溢出了。
(c) cache[]:里面保存着从[low,high]所对应的Integer对象,长度是high-low+1(因为有元素0,所以要加1)。
4)调用valueOf(inti)方法时,首先判断i是否在[low,high]之间,如果是,则复用Integer.cache[i-low]。比如,如果Integer.valueOf(3),直接返回Integer.cache[131];如果i不在这个范围,则调用构造方法,构造出一个新的Integer对象。
5)调用intValue(),直接返回value的值。 通过3)和4)可以发现,默认情况下,在使用自动装箱时,VM会复用[-128,127]之间的Integer对象。
int和Integer的区别
1、Integer是int的包装类,int则是java的一种基本数据类型
2、Integer变量必须实例化后才能使用,而int变量不需要
3、Integer实际是对象的引用,当new一个Integer时,实际上是生成一个指针指向此对象;而int则是直接存储数据值
4、Integer的默认值是null,int的默认值是0
延伸:
关于Integer和int的比较
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java常量池中的对象,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
//基本数据类型的常量池是-128到127之间。
// 在这个范围中的基本数据类的包装类可以自动拆箱,比较时直接比较数值大小。
public static void main(String[] args) {
//int的自动拆箱和装箱只在-128到127范围中进行,超过该范围的两个integer的 == 判断是会返回false的。
Integer a1 = 128;
Integer a2 = -128;
Integer a3 = -128;
Integer a4 = 128;
System.out.println(a1 == a4);
System.out.println(a2 == a3);
Byte b1 = 127;
Byte b2 = 127;
Byte b3 = -128;
Byte b4 = -128;
//byte都是相等的,因为范围就在-128到127之间
System.out.println(b1 == b2);
System.out.println(b3 == b4);
//
Long c1 = 128L;
Long c2 = 128L;
Long c3 = -128L;
Long c4 = -128L;
System.out.println(c1 == c2);
System.out.println(c3 == c4);
//char没有负值
//发现char也是在0到127之间自动拆箱
Character d1 = 128;
Character d2 = 128;
Character d3 = 127;
Character d4 = 127;
System.out.println(d1 == d2);
System.out.println(d3 == d4);
`结果`
`false`
`true`
`true`
`true`
`false`
`true`
`false`
`true`
Integer i = 10;
Byte b = 10;
//比较Byte和Integer.两个对象无法直接比较,报错
//System.out.println(i == b);
System.out.println("i == b " + i.equals(b));
//答案是false,因为包装类的比较时先比较是否是同一个类,不是的话直接返回false.
int ii = 128;
short ss = 128;
long ll = 128;
char cc = 128;
System.out.println("ii == bb " + (ii == ss));
System.out.println("ii == ll " + (ii == ll));
System.out.println("ii == cc " + (ii == cc));
结果
i == b false
ii == bb true
ii == ll true
ii == cc true
//这时候都是true,因为基本数据类型直接比较值,值一样就可以。
通过上面的代码,我们分析一下自动装箱与拆箱发生的时机:
(1)当需要一个对象的时候会自动装箱,比如Integer a = 10;equals(Object o)方法的参数是Object对象,所以需要装箱。
(2)当需要一个基本类型时会自动拆箱,比如int a = new Integer(10);算术运算是在基本类型间进行的,所以当遇到算术运算时会自动拆箱,比如代码中的 c == (a + b);
(3) 包装类型 == 基本类型时,包装类型自动拆箱;
需要注意的是:“==”在没遇到算术运算时,不会自动拆箱;基本类型只会自动装箱为对应的包装类型,代码中最后一条说明的内容。
在JDK 1.5中提供了自动装箱与自动拆箱,这其实是Java 编译器的语法糖,编译器通过调用包装类型的valueOf()方法实现自动装箱,调用xxxValue()方法自动拆箱。自动装箱和拆箱会有一些陷阱,那就是包装类型复用了某些对象。
(1)Integer默认复用了[-128,127]这些对象,其中高位置可以修改;
(2)Byte复用了全部256个对象[-128,127];
(3)Short服用了[-128,127]这些对象;
(4)Long服用了[-128,127];
(5)Character复用了[0,127],Charater不能表示负数;
Double和Float是连续不可数的,所以没法复用对象,也就不存在自动装箱复用陷阱。
Boolean没有自动装箱与拆箱,它也复用了Boolean.TRUE和Boolean.FALSE,通过Boolean.valueOf(boolean b)返回的Blooean对象要么是TRUE,要么是FALSE,这点也要注意。
本文介绍了“真实的”自动装箱与拆箱,为了避免写出错误的代码,又从包装类型的源码入手,指出了各种包装类型在自动装箱和拆箱时存在的陷阱,同时指出了自动装箱与拆箱发生的时机。
上面自动拆箱和装箱的原理其实与常量池有关。
public void(int a) { int i = 1; int j = 1; } 方法中的i 存在虚拟机栈的局部变量表里,i是一个引用,j也是一个引用,它们都指向局部变量表里的整型值 1. int a是传值引用,所以a也会存在局部变量表。
class A{ int i = 1; A a = new A(); } i是类的成员变量。类实例化的对象存在堆中,所以成员变量也存在堆中,引用a存的是对象的地址,引用i存的是值,这个值1也会存在堆中。可以理解为引用i指向了这个值1。也可以理解为i就是1.
包装类对象怎么存 其实我们说的常量池也可以叫对象池。 比如String a= new String("a").intern()时会先在常量池找是否有“a"对象如果有的话直接返回“a"对象在常量池的地址,即让引用a指向常量”a"对象的内存地址。 public native String intern(); Integer也是同理。
下图是Integer类型在常量池中查找同值对象的方法。
public static Integer valueOf(int i) {
if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
return new Integer(i);
}
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) {
try {
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);
} catch( NumberFormatException nfe) {
// If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
}
}
high = h;
cache = new Integer[(high - low) + 1];
int j = low;
for(int k = 0; k < cache.length; k++)
cache[k] = new Integer(j++);
// range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
assert IntegerCache.high >= 127;
}
private IntegerCache() {}
}
所以基本数据类型的包装类型可以在常量池查找对应值的对象,找不到就会自动在常量池创建该值的对象。
而String类型可以通过intern来完成这个操作。
JDK1.7后,常量池被放入到堆空间中,这导致intern()函数的功能不同,具体怎么个不同法,且看看下面代码,这个例子是网上流传较广的一个例子,分析图也是直接粘贴过来的,这里我会用自己的理解去解释这个例子:
[java] view plain copy
String s = new String("1");
s.intern();
String s2 = "1";
System.out.println(s == s2);
String s3 = new String("1") + new String("1");
s3.intern();
String s4 = "11";
System.out.println(s3 == s4);
输出结果为:
[java] view plain copy
JDK1.6以及以下:false false
JDK1.7以及以上:false true
JDK1.6查找到常量池存在相同值的对象时会直接返回该对象的地址。
JDK 1.7后,intern方法还是会先去查询常量池中是否有已经存在,如果存在,则返回常量池中的引用,这一点与之前没有区别,区别在于,如果在常量池找不到对应的字符串,则不会再将字符串拷贝到常量池,而只是在常量池中生成一个对原字符串的引用。
那么其他字符串在常量池找值时就会返回另一个堆中对象的地址。
下一节详细介绍String以及相关包装类。
具体请见:https://blog.csdn.net/a724888/article/details/80042298
关于Java面向对象三大特性,请参考:
https://blog.csdn.net/a724888/article/details/80033043