基本資料型別及其包裝類（二）

YangAM發表於2018-04-14
資料型別

上篇文章我們簡單介紹了包裝的相關基本概念，並簡單分析了 Integer 類中的幾個核心的方法原始碼，但是有關自動拆裝箱的概念限於篇幅並沒能完成介紹，本篇還將分析幾種常見的包裝類面試題，深入理解一下我們的包裝類設計。

自動拆裝箱

所謂「拆箱」就是指，包裝型別轉換為基本型別的過程，而所謂的「裝箱」則是基本型別到包裝型別的過程。例如：

public static void main(String[] args){
    int age = 21;
    Integer integer = new Integer(age);    //裝箱
    int num = integer.intValue();          //拆箱
}
複製程式碼

自從 jdk1.5 以後，引入了自動拆裝箱的概念，上述程式碼可以簡化成如下程式碼：

public static void main(String[] args){
    int age = 21;
    Integer integer = age;              //自動裝箱
    int num = integer;                  //自動拆箱
}
複製程式碼

是不是感覺簡便了很多，但是實際上在 JVM 層面是沒有變化的，這都是編譯器做的「假象」。

image

只是編譯器允許你這樣書寫程式碼了，其實編譯成位元組碼指令的時候，編譯器還是會呼叫相應的拆裝箱方法的。

可以看到，拆裝箱是需要方法呼叫的，也就是需要棧幀的入棧出棧的，直白點說，就是耗資源，所以我們的程式中應當儘量避免大量的「拆裝箱」操作。

面試題

面試題一：

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);
}
複製程式碼

如果之前沒了解過 Integer 內部原始碼的人想必會對輸出的結果「百思不得其解」。

輸出結果為：

true
false
複製程式碼

如果你認真看完了我的兩篇文章，這個問題應該不難解釋。

直接將整型數值賦值給 Integer 例項將發生裝箱操作，也就是呼叫 valueOf 方法，而這個方法我們分析過，會首先檢查一下 100 是否在快取池是否快取了，當然 IntegerCache 會預設快取 [-128,127] 之間的 Integer 例項，所以這裡會直接從快取池中取出引用賦值給變數 i1 。

同理 i2 也會從快取池中取引用，並且兩者的引用的是同一個堆物件，所以才會輸出 「true」。

而第二個輸出「false」也是很好理解的，因為 200 不再快取池快取的範圍內，所以每次呼叫 valueOf 方法都會新建一個不同的 Integer 例項。

面試題二：

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);
}
複製程式碼

很多人會認為這段程式碼的輸出結果會和上題一樣，但是其實不然：

false
false
複製程式碼

那是因為 Double 這個包裝類並沒有快取池的概念，也就是說它會為每一個 double 型數值包裝一個新的 Double 例項。正如它的 valueOf 方法：

public static Double valueOf(double d) {
    return new Double(d);
}
複製程式碼

這裡可能有人會疑問了，為什麼 Integer 用快取池提升效率，而 Double 卻棄之不用呢？

其實也很簡單，你會發現 IntegerCache 是用 Integer 陣列快取了某個區間的所有數值對應的 Integer 例項，那麼請問給定一個區間 [-128.0,127.0]，你能確定之中有多少個 double 數值嗎？

因為任意一個區間，哪怕再小的區間都對應的無窮盡的 double 小數，所以無法進行快取。

同樣的問題也適用於 Float。

面試題三：

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);
}
複製程式碼

輸出結果：

true
true
複製程式碼

Boolean 的 valueOf 方法是這樣的：

public static final Boolean TRUE = new Boolean(true);

public static final Boolean FALSE = new Boolean(false);

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

顯然，結果相信不再需要多做解釋了。

最後需要提一下的是，八種包裝類中有以下五種是支援「快取池」的。

  • Integer：對應的快取池型別為 IntegerCache
  • Byte：對應的快取池型別為 ByteCache
  • Short：對應的額快取池型別為 ShortCache
  • Long：對應的額快取池型別為 LongCache
  • Character：對應的快取池型別為 CharacterCache

其實 Boolean 的實現比較特殊，因為它只有兩種取值可能，其實也能夠算作支援快取功能的。

文章中的所有程式碼、圖片、檔案都雲端儲存在我的 GitHub 上：

(https://github.com/SingleYam/overview_java)

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