Java中的装箱与拆箱

Java中的装箱与拆箱

在J2SE5.0后推出了自动装箱和拆箱的功能，以提高我们的开发效率，然而自动装箱和拆箱实际上是通过编译器来支持的（并非语言本身，或者说虚拟机），因而这种支持也隐藏了部分内部实质，再加上某些类的优化（比如Integer里面的缓存等，参看关于缓存节），就更加容易在特定的环境下产生问题，并且如果不知道原来还无法调试。以下先是简单的介绍了编译器对装箱和拆箱的实现，并根据实现简单介绍一下可能会遇到的几个问题。

装箱和拆箱实现

以下装箱和拆箱代码：

       Object value  =   10 ;
        int  intValue  =  (Integer)value;
       Integer newIntValue  =   new  Integer( 10 );

 

编译成字节码如下：

     0 bipush 10

     2 invokestatic java.lang.Integer.valueOf(int) : java.lang.Integer [20]

     5 astore_1 [value]

     6 aload_1 [value]

     7 checkcast java.lang.Integer [21]

    10 invokevirtual java.lang.Integer.intValue() : int [26]

    13 istore_2 [intValue]

    14 new java.lang.Integer [21]

    17 dup

    18 bipush 10

    20 invokespecial java.lang.Integer(int) [30]

    23 astore_3 [newIntValue]

从以上字节码可以看到10首先调用valueOf方法转换为Integer实例，再赋值该value，而value强制转换成Integer类后，会调用intValue方法，后赋值给intValue。这就是用编译器来实现装箱和拆箱。

 

奇怪的NullPointerException

查看以下代码：

       Integer value  =   null ;
        int  intValue  =  value;

 

可以编译通过，但是运行的时候却会发生NullPointerException。这是由什么引起的呢？依然看一下字节码就可以了：

     0 aconst_null

     1 astore_1 [value]

     2 aload_1 [value]

    3 invokevirtual java.lang.Integer.intValue() : int [20]

     6 istore_2 [intValue]

从字节码中可以看到，从value赋值该intValue事实上是直接在value实例上调用intValue函数。

对当前代码，我们可以一眼就看出当前value是null的问题，但是如果这个null是在很远以外的地方赋值的呢？或者是间接赋值呢？这个时候遇到这种问题就会比较诡异了。

 

相等与不相等问题

查看一下代码：

       Integer value1  =   100 ;
       Integer value2  =   100 ;
       System.out.println( " value1 == value2 is  "   +  (value1  ==  value2));
      
       Integer value3  =   200 ;
       Integer value4  =   200 ;
       System.out.println( " value3 == value4 is  "   +  (value3  ==  value4));

 

这段代码会是什么结果？

value1 == value2 is true

value3 == value4 is false

 

两段代码就是值不一样，其他的都一样，竟然会有区别？这个奥妙就因为装箱过程中调用的是valueOf方法，而valueOf方法对值在-128到127之间的数值缓存了（参见关于缓存一节），因而value1和value2的引用是相同的，而value3和value4的引用是不一样的，而==比较的是引用，因而才会出现以上的结果。

这确的做法应该是：

       Integer value1  =   100 ;
       Integer value2  =   100 ;
       System.out.println( " value1 == value2 is  "   +  (value1.equals(value2)));
      
       Integer value3  =   200 ;
       Integer value4  =   200 ;

       System.out.println("value3 == value4 is " + (value3.equals(value4))); 

这样的结果就是预料的结果了：

value1 == value2 is true

value3 == value4 is true

 

所以我们要慎用“==”操作符。

 

String中的相等与不等

在String中也有类似的情况，查看一下代码：

       String str1  =   " abc " ;
       String str2  =   " abc " ;
       System.out.println( " str1 == str2 is  "   +  (str1  ==  str2));
      
       String str3  =   new  String( " abc " );
       String str4  =   new  String( " abc " );
       System.out.println( " str3 == str4 is  "   +  (str3  ==  str4));

 

执行结果：

str1 == str2 is true

str3 == str4 is false

 

这是因为str1和str2使用的是同一个字符串，即在字符常量中的字符串，而str3和str4在使用字符常量中的字符为参数又创建出了两个新的字符串对象，因而在引用比较情况下是不等的。我们可以从字节码中得到这些信息（删除打印的代码）：

     0 ldc <String "abc"> [20]

     2 astore_1 [str1]

     3 ldc <String "abc"> [20]

     5 astore_2 [str2]

     6 new java.lang.String [22]

     9 dup

    10 ldc <String "abc"> [20]

    12 invokespecial java.lang.String(java.lang.String) [24]

    15 astore_3 [str3]

    16 new java.lang.String [22]

    19 dup

    20 ldc <String "abc"> [20]

    22 invokespecial java.lang.String(java.lang.String) [24]

    25 astore 4 [str4]

正确的做法还是调用equals方法，而不是使用“==”操作符。

 

关于缓存

据目前信息，有缓存的类有：Byte、Short、Integer、Long以及Boolean类。而这种缓存也只是在调用valueOf（静态）方法的时候才会存在（装箱正是调用了valueOf方法）。对整型，缓存的值都是-128到127（包括-128和127）之间，其他值都不缓存，而对Boolean类型只有true和false值。代码如下：

public   final   class  Integer  extends  Number {
     public   static  Integer valueOf( int  i) {
         if (i  >=   - 128   &&  i  <=  IntegerCache.high)
             return  IntegerCache.cache[i  +   128 ];
         else
         return   new  Integer(i);
}
public   final   class  Boolean {
     public   static  Boolean valueOf( boolean  b) {
         return  (b  ?  TRUE : FALSE);
    }

2011-01-05