Effective Java(3rd)-Item61 原始类型优于装箱类型

  Java有一个由两部分组成的类型系统，包括基本类型(如int、double和boolean)和引用类型(如String和List)。每个基本类型都有一个对应的引用类型，称为装箱原语。与int、double和boolean对应的装箱原语是Integer、double和boolean。
  正如第6项中提到的，自动装箱和自动拆箱模糊了基本类型和已装箱基本类型之间的区别，但不会消除它们。这两者之间有真正的区别，重要的是您要始终意识到您正在使用的是哪一种，并在它们之间仔细选择。
  基本类型和盒装基本类型之间有三个主要区别。首先，原语只有它们的值，而装箱的原语具有与其值不同的标识。换句话说，两个装箱的原语实例可以具有相同的值和不同的标识。第二，原语类型只有全功能值，而每个装箱的原语类型除了对应的原语类型的所有功能值外，还有一个非功能值，即null。最后，原语比盒装原语更节省时间和空间。如果你不小心的话，这三种差异都会给你带来真正的麻烦。
  考虑下面的比较器，它的设计目的是表示整数值上的升序数字。(回想一下，比较器的compare方法返回一个负数、零或正数，这取决于它的第一个参数是小于、等于还是大于第二个参数。)你不需要在实践中编写这个比较器，因为它实现了整数的自然排序，但它提供了一个有趣的例子:

image.png

  这个比较器看起来应该可以工作，它将通过许多测试。例如，它可以与集合一起使用。排序以正确地排序一个百万元素列表，无论列表是否包含重复的元素。但这个比较器存在严重缺陷。要使自己相信这一点，只需打印naturalOrder.compare(new Integer(42)， new Integer(42))的值。两个整数实例都表示相同的值(42)，所以这个表达式的值应该是0，但它是1，这表明第一个整数值大于第二个整数值!
  那么问题是什么呢?自然顺序中的第一个测试工作得很好。计算表达式i < j会使i和j引用的整数实例自动取消装箱;也就是说，它提取它们的原始值。评估继续到检查得到的第一个int值是否小于第二个int值。。但假设它不是。然后，下一个测试计算表达式i == j，该表达式对两个对象引用执行标识比较。如果i和j引用表示相同整型值的不同整数实例，这个比较将返回false，比较器将错误地返回1，表明第一个整型值大于第二个整型值。将==操作符应用于装箱的原语几乎总是错误的。
  在实践中，如果您需要一个比较器来描述类型的自然顺序，您应该简单地调用comparator . naturalorder()，如果您自己编写一个比较器，您应该使用比较器构造方法，或者对基本类型使用静态比较方法(item14)。也就是说，您可以通过添加两个局部变量来存储与装箱整数参数对应的原始int值，并对这些变量执行所有的比较，从而修复损坏的比较器中的问题。这避免了错误的身份比较:

image.png

  接下来，考虑一下这个有趣的小程序:

image.png

  不，它不会打印出Unbelievable——但它所做的几乎同样奇怪。它在计算表达式i == 42时抛出NullPointerException。问题是，i是整数，而不是整型数，而且像所有非常量对象引用字段一样，它的初值为null。当程序计算表达式i == 42时，它将整数与整数进行比较。在几乎所有情况下在操作中混合原语和装箱原语时，装箱原语是自动拆箱的。如果一个空对象引用是自动取消装箱的，那么您将得到一个NullPointerException。正如这个程序所演示的，它几乎可以在任何地方发生。修复这个问题非常简单，只需将i声明为int而不是整数。
  最后，考虑第24页第6项中的程序:

image.png

  这个程序比它应该的速度慢得多，因为它意外地声明了一个局部变量(sum)，它是装箱的原始类型Long，而不是原始类型Long。程序在没有错误或警告的情况下编译，变量被反复装箱和不装箱，导致观察到的性能下降。
  在本项目中讨论的所有三个程序中，问题都是一样的:程序员忽略了原语和装箱原语之间的区别，并承担了后果。在前两个项目中，结果是彻底的失败;第三，严重的性能问题。
  那么，什么时候应该使用装箱原语呢?它们有几个合法的用途。第一个是作为集合中的元素、键和值。不能将原语放在集合中，因此必须使用装箱的原语。这是一般情况下的特例。在参数化类型和方法(第5章)中，必须使用装箱原语作为类型参数，因为该语言不允许使用原语。例如，不能将变量声明为ThreadLocal类型，因此必须使用ThreadLocal。最后，在进行反射方法调用时，必须使用装箱原语（ item65 ）

  总之，只要有选择，就应该优先使用原语，而不是盒装原语。原始类型更简单、更快。如果必须使用盒装原语，请小心!自动装箱减少了使用装箱原语的冗长，但没有减少危险。当您的程序使用==操作符比较两个装箱的原语时，它会执行标识比较，这几乎肯定不是您想要的。当您的程序执行混合类型计算时，涉及到已装箱和未装箱原语，它将执行拆箱操作当程序自动拆箱时，它可以抛出NullPointerException。最后，当您的程序将原始值框起来时，可能会导致代价高昂且不必要的对象创建。
本文写于2019.7.19，历时1天