算法学习#06--基本数据类型和包装

基本数据类型

数据类型是程序设计语言描述事物、对象的方法。Java数据类型分为内置类型和扩展类型两大类。内置类型就是Java语言本身提供的基本数据类型，比如，整型数，浮点数，字符，布尔值等等。而扩展类型则是Java语言根据基本类型扩展出的其他类型，Java要求所有的扩展类型都必须包括在类定义里面，这就是Java为什么是面向对象编程语言的原因。

内置类型

内置类型也称作基本类型（Primitive Types），是其他类型的基础。所有的其他类型（包括Java核心库和用户自定义类型）都是通过基本类型扩展而来的。

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。如下：

浮点数

浮点值与我们通常所使用的小数是不同的。在使用中，它往往是难以确定的。常见的问题是定义了一个浮点数，经过一系列的计算，在数学上，它本来应该等于某个确定值 。

但是使用相等运算符(==)进行判断时，往往得出的结论是不等；或者本来应该大于/小于某个特定值，结果却可能刚好相反。因此，对于浮点值比较时，不能简单地使用==, >, <等运算符。

我们做计算时，往往都有一个精度，或由于客观事实，或由于我们的需要。这样我们比较两个浮点数时，就不是简单的使用比较运算符了，而是在允许的精度之内作比较。比如：比较两个浮点数(f1, f2)是否相等，精度为p

| f1 - f2 | < p   ----------  ''true''
| f1 - f2 | > p   ----------  ''false''

上面的||表示绝对值运算，java.lang.Math类对绝对值运算提供了支持。 同样，比较f1是否大于f2，如下：

( f1 - p ) > f2   ----------  ''true''

这种方法适用于大多数数据处理情况，但也有时候，必须是完全精确计算，这样就不能使用这种方法了，而应该采用java.math.BigDecimal和java.math.BigInteger来计算。如财务算账。

包装类

包装器类有两个主要的目的：

1. 提供一种机制，将基本值“包装”到对象中，从而使基本值能够包含在为对象而保留的操作中，比如添加到Collections 中，或者从带对象返回值的方法中返回。注意，java5增加了自动装箱和拆箱，程序员过去需手工执行的许多包装操作，现在可以由java自动处理了。

2. 为基本值提供分类功能。这些功能大多数于各种转换有关：在基本值和String对象间相互转换，在基本值和String对象之间按不同基数转换，如二进制、八进制和十六进制。

装箱和拆箱

定义

在Java SE5之前，如果要生成一个数值为10的Integer对象，必须这样进行：

Integer i = new Integer(100);

而在从Java SE5开始就提供了自动装箱的特性，如果要生成一个数值为10的Integer对象，只需要这样就可以了：

int i = 100;

这个过程中会自动根据数值创建对应的 Integer对象，这就是装箱。

简单一点说，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。

Integer i = 10; //装箱
int index = i;  //拆箱

实现机制

我们就以Interger类为例，下面看一段代码：

public static void main(String[] args){
    Integer i = 10; //装箱
    int index = i;  //拆箱
}

反编译class文件之后得到如下内容：

从反编译得到的字节码内容可以看出，在装箱的时候自动调用的是Integer的valueOf(int)方法。而在拆箱的时候自动调用的是Integer的intValue方法。其他的也类似，比如Double、Character。

因此可以用一句话总结装箱和拆箱的实现过程：

装箱过程是通过调用包装器的valueOf方法实现的，而拆箱过程是通过调用包装器的xxxValue方法实现的。（xxx代表对应的基本数据类型）。

常见面试问题

• 下面这段代码的输出结果是什么？

public class Main { 
      public static void main(String[] args) {
       Integer i1 = 100;
       Integer i2 = 100;
       Integer i3 = 200;
       Integer i4 = 200;

       System.out.println(i1==i2);
       System.out.println(i3==i4);
    }
}

也许有些朋友会说都会输出false，或者也有朋友会说都会输出true。这里注意“==”和“equal”的区别：

结果：
true
false

为什么会出现这样的结果？输出结果表明 i1 和 i2 指向的是同一个对象，而 i3 和 i4 指向的是不同的对象。此时只需一看源码便知究竟，下面这段代码是Integer的valueOf方法的具体实现：

public static Integer valueOf(int i) {
    if(i >= -128 && i <= IntegerCache.high)
    return IntegerCache.cache[i + 128];
    else
    return new Integer(i);
}

从这2段代码可以看出，在通过valueOf方法创建Integer对象的时候，如果数值在 [-128,127] 之间，便返回指向IntegerCache.cache中已经存在的对象的引用；否则创建一个新的Integer对象。

上面的代码中 i1 和 i2 的数值为100，因此会直接从cache中取已经存在的对象，所以 i1 和 i2 指向的是同一个对象，而 i3 和 i4 则是分别指向不同的对象。

• 下面这段代码的输出结果是什么？

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
    Double i1 = 100.0;
    Double i2 = 100.0;
    Double i3 = 200.0;
    Double i4 = 200.0;

    System.out.println(i1==i2);
    System.out.println(i3==i4);
    }
}

也许有的朋友会认为跟上面一道题目的输出结果相同，但是事实上却不是。

实际输出结果为：
false
false

至于具体为什么，读者可以去查看Double类的valueOf的实现。

在这里只解释一下为什么Double类的valueOf方法会采用与Integer类的valueOf方法不同的实现。很简单：在某个范围内的整型数值的个数是有限的，而浮点数却不是。

注意，Integer、Short、Byte、Character、Long这几个类的valueOf方法的实现是类似的，Double、Float的valueOf方法的实现是类似的。

• 下面这段代码的输出结果是什么？

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Boolean i1 = false;
        Boolean i2 = false;
        Boolean i3 = true;
        Boolean i4 = true;

        System.out.println(i1==i2);
        System.out.println(i3==i4);
    }
}

输出结果为：
true
true

至于为什么是这个结果，同样地，看了Boolean类的源码也会一目了然。下面是Boolean的valueOf方法的具体实现：

public static Boolean valueOf(boolean b) {
    return (b ? TRUE : FALSE);
}

至于TRUE和FALSE的定义：

/**
     * The {@code Boolean} object corresponding to the primitive
     * value {@code true}.
     */
    public static final Boolean TRUE = new Boolean(true);
    /**
     * The {@code Boolean} object corresponding to the primitive
     * value {@code false}.
     */
    public static final Boolean FALSE = new Boolean(false);

• 谈谈Integer i = new Integer(xxx)和Integer i =xxx;这两种方式的区别。

1）第一种方式不会触发自动装箱的过程；而第二种方式会触发；

2）在执行效率和资源占用上的区别。第二种方式的执行效率和资源占用在一般性情况下要优于第一种情况（注意这并不是绝对的）。

• 下面这段代码的输出结果是什么？

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
    Integer a = 1;
    Integer b = 2;
    Integer c = 3;
    Integer d = 3;
    Integer e = 321;
    Integer f = 321;
    Long g = 3L;
    Long h = 2L;

    System.out.println(c==d);
    System.out.println(e==f);
    System.out.println(c==(a+b));
    System.out.println(c.equals(a+b));
    System.out.println(g==(a+b));
    System.out.println(g.equals(a+b));
    System.out.println(g.equals(a+h));
    }
}

先别看输出结果，读者自己想一下这段代码的输出结果是什么。这里面需要注意的是：当 “==” 运算符的两个操作数都是 包装器类型的引用，则是比较指向的是否是同一个对象，而如果其中有一个操作数是表达式（即包含算术运算）则比较的是数值（即会触发自动拆箱的过程）。另外，对于包装器类型，equals方法并不会进行类型转换。明白了这2点之后，上面的输出结果便一目了然：

结果：
true
false
true
true
true
false
true

第一个和第二个输出结果没有什么疑问。

第三句由于 a+b 包含了算术运算，因此会触发自动拆箱过程（会调用intValue方法），因此它们比较的是数值是否相等。而对于c.equals(a+b)会先触发自动拆箱过程，再触发自动装箱过程，也就是说a+b，会先各自调用intValue方法，得到了加法运算后的数值之后，便调用Integer.valueOf方法，再进行equals比较。

同理对于后面的也是这样，不过要注意倒数第二个和最后一个输出的结果（如果数值是int类型的，装箱过程调用的是Integer.valueOf；如果是long类型的，装箱调用的Long.valueOf方法）。