java进阶--深入理解Java自动装箱拆箱机制(Autoboxing and unboxing)

1.自动装箱与拆箱的定义

装箱就是自动将基本数据类型转换为包装器类型;拆箱就是 自动将包装器类型转换为基本数据类型。

Java中的数据类型分为两类:一类是基本数据类型,另一类是引用数据类型。如下图:

java进阶--深入理解Java自动装箱拆箱机制(Autoboxing and unboxing)_第1张图片

由上可知Java中的基本数据类型有八种分别是:int(4字节) byte(1字节) short(2字节) long(8字节) float (4字节) double(8字节) char(2字节) boolean(1byte)基本数据类型不是对象,不能使用对象的方法。将基本数据类型转换为对象就是自动装箱的过程。下面是基本数据类型与封装器类之间对应的关系。

简单类型 二进制位数 封装器类
int 32 Integer
byte 8 Byte
long 64 Long
float 32 float
double 64 Double
char 16 Character
boolean 1 Boolean

自动装箱

先看下面这段代码:

public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        int a=3;
        //定义一个基本数据类型的变量a赋值3
        Integer b=a;
        //b是Integer 类定义的对象,直接用int 类型的a赋值    
        System.out.println(b);
        //打印结果为3
    }

上面的代码中 Integer b=a; 非常的奇怪,一个对象怎么赋值成了基本数据类型的变量,其实这就是自动装箱的过程,上面程序在执行Integer b=a;的时候调用了Integer.valueOf ( int i ) 方法,`Integer b=a; 这段代码等同于:Integer b=Integer.valueOf ( a ) 。下面是对 Integer.valueOf ( int i ) 方法简化后的源码:

public static Integer valueOf(int i) {       
        if (i >= -128 && i <= 127)
            return IntegerCache.cache[i + 127];
            //如果i的值大于-128小于127则返回一个缓冲区中的一个Integer对象
        return new Integer(i);
        //否则返回 new 一个Integer 对象
    }

可以看到Integer.valueOf ( a )其实是返回了一个Integer的对象。因此由于自动装箱的存在Integer b=a 这段代码是没有毛病的。其实更简化的来写可以这样:Integer b=3,同样这段代码等价于:Integer b=Integer.valueOf (3 ) 。

自动拆箱

先看下面的这段代码:

public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub

        Integer b=new Integer(3);
        //b为Integer的对象
        int a=b;
        //a为一个int的基本数据类型
        System.out.println(a);
        //打印输出3。
    }

上面的代码:int a=b,很奇怪,怎么把一个对象赋给了一个基本类型呢?其实 int a=b,这段代码等价于:int a=b.intValue(),来看看inValue()方法到底是什么,下面是源码:

public int intValue() {
        return value;
    }

这个方法很简单嘛,就是返回了value值,然而value又是什么,继续找到了一个代码:

public Integer(int value) {
        this.value = value;
    }

原来value,就是定义 Integer b=new Integer(3) ; 赋的值。所以上面的代码其实是这样的:

public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub

        Integer b=new Integer(3);
        //b为Integer的对象
        int a=b.intValue();
        //其中b.intValue()返回实例化b时构造函数new Integer(3);赋的值3。
        System.out.println(a);
        //打印输出3。
    }

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自动装箱和拆箱已经解决了,看看下面的代码输出什么:

public static void main(String[] args) {        
        //1
        Integer a=new Integer(123);
        Integer b=new Integer(123);
        System.out.println(a==b);//输出 false

        //2 
        Integer c=123;
        Integer d=123;  
        System.out.println(c==d);//输出 true

        //3
        Integer e=129;
        Integer f=129;
        System.out.println(e==f);//输出 false
        //4
        int g=59;
        Integer h=new Integer(59);
        System.out.println(g==h);//输出 true
    }

上面的三段代码:代码1 输出为 true 还是比较好理解的:如下图:

java进阶--深入理解Java自动装箱拆箱机制(Autoboxing and unboxing)_第2张图片

a,b是栈中对象的引用分别指向堆中两个不同的对象,而 a==b 这条语句就是判断 a , b在堆中指向的对象是不是同一个,因此 代码1输出false。

然而代码2中的输出为什么会是true呢?由上面的自动装箱知道

    Integer c=123;
    Integer d=123;  

不也是生成了两个对象 c 和 d 吗? 为什么输出结果却为true。这个其实跟自动装箱有关,再来看一下自动装箱的源代码:

public static Integer valueOf(int i) {       
        if (i >= -128 && i <= 127)
            return IntegerCache.cache[i + 127];
            //如果i的值大于-128小于127则返回一个缓冲区中的一个Integer对象
        return new Integer(i);
        //否则返回 new 一个Integer 对象
    }

上面的这段代码中:IntegerCache.cache[i + 127]; 又是什么?下面是简化后的源码:

 private static class IntegerCache {

        static final Integer cache[];
        //定义一个Integer类型的数组且数组不可变
        static {  
        //利用静态代码块对数组进行初始化。                     
            cache = new Integer[256];
            int j = -128;
            for(int k = 0; k < cache.length; k++)
                cache[k] = new Integer(j++);
        }

  //cache[]原来是一个Integer 类型的数组(也可以称为常量池),value 从-128到127,
    public static Integer valueOf(int i) {   
        if (i >=-128 && i <= 127)        
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
            //如果装箱时值在-128到127之间,之间返回常量池中的已经初始化后的Integer对象。
        return new Integer(i);
        //否则返回一个新的对象。
    }
}

由上面的代码很好理解,原来IntegerCache 类在初始化的时候,生成了一个大小为 256 的integer 类型的常量池,并且integer.val 的值从-128-127,当我们运行 Integer c=a ;时,如果 -128<=a<=127时,不会再生成新的integer对象,直接从常量池中找到对应的已经初始化后的对象。当 a<-128||a>127时会生成一个新的对象。因此不难理解代码2为什么会输出true了。因为 c 和 d指向的是同一个对象,并不是生成了两个不同对象。同样不难理解代码3为什么会输出 false 。但是代码4中明明g指向的是栈中的变量,而h指向的是堆中的对象,为什么 g==h 是true,这就是自动拆箱,g==h 这代码执行时其实是:g==h.IntValue(),而h.IntValue()=59,所以两边其实是两个 int 在比较。

总结

上面讲解了int基本类型的自动装箱和拆箱,其实int byte short long float double char boolean 这些基本类型的自动装箱和拆箱过程都是差不多的。

简单一句话:装箱就是自动将基本数据类型转换为包装器类型;拆箱就是 自动将包装器类型转换为基本数据类型。

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