如何理解Java中的自動拆箱和自動裝箱？

niceyoo發表於2020-05-27

Java

小偉剛畢業時面的第一家公司就被面試官給問住了，記憶尤深啊...

如何理解Java中的自動拆箱和自動裝箱？

自動拆箱？自動裝箱？什麼鬼，聽都沒聽過啊，這...這..知識盲區...

回到家後小偉趕緊查資料，我透，這不就是問基本型別跟封裝型別嗎，面試官整啥名詞呢...

別問結果，問就是沒過。

1、什麼是自動裝箱，自動拆箱

定義：基本資料型別和包裝類之間可以自動地相互轉換

理解：裝箱就是自動將基本資料型別轉換為封裝型別，拆箱就是自動將封裝型別轉換為基本資料型別。

我們知道，Java中提供了四大類基本資料型別，分別是：整數、浮點數、字元型和布林型，其中：

整數包含：byte、int、short、long
浮點數包含：float、double
字元型別：char
布林型別：boolean

基本資料型別相信大家一定很熟悉了吧，來來來，說說他們的取值範圍~

資料型別	取值範圍
byte	-128 ~ 127
short	-32786 ~ 32767
int	-4294967296 ~ 4294967295
long	-2^64^ ~ 2^64^ -1
float	3.4e-038 ~ 3.4e+038
double	1.7e-308 ~ 1.7e+308
char	\u0000 ~ \uffff
boolean	true 、false

日常開發中，靠這些基本資料型別幾乎能夠滿足我們的需求，但是基本型別終究不是物件，往重了說不滿足物件導向的開發思想，往輕了說就是使用不方便。怎麼講？例如做一些資料型別轉換，獲取int資料型別的取值範圍等等。

我們知道，類的優點在於它可以定義成員變數、成員方法，提供豐富便利的功能，因此Java在JDK1.0的時候就設計了基本資料型別的包裝類，而在JDK1.5中引入了新特性：自動裝箱和拆箱。

我們來看一下基本型別跟封裝型別之間的對應關係：

資料型別	封裝類
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character
boolean	Boolean

2、使用包裝型別後的便捷

我們以上邊提到的資料型別轉換為例，看看使用包裝型別後的便捷性。

小偉在資料庫中存放商品庫存用的是 varchar 型別來儲存的，所以在程式碼中的實體與之對應的是 String，那麼問題來了，既然是庫存，那麼勢必就要用到加減乘除之類的運算，所以就需要先轉換成 數值型別(int\long\float等)來運算，我們看一下通過包裝類是如何快速轉換的「int\long\float」：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 資料庫中的商品數量 number
        String number = "666";
        // 藉助封裝了 Integer 轉換為 int
        int intVal = Integer.valueOf(number);
        // 藉助封裝了 Float 轉換為 float
        float floatVal = Float.valueOf(number);
        // 藉助封裝了 Long 轉換為 long
        long longVal = Long.valueOf(number);
        // 依次輸出三個值的內容
        System.out.println("int="+intVal);
        System.out.println("floatVal="+floatVal);
        System.out.println("longVal="+longVal);
    }
}

3、落實自動裝箱、拆箱

看完了包裝型別的便捷性後，我們再來落實到自動裝箱、自動拆箱上...

怎麼就自動裝箱，自動拆箱了呢？

上一段程式碼，看看哪是自動裝箱跟自動拆箱：

// 自動裝箱
1. Integer a = 100;
// 自動拆箱
2. int b = a;

自動裝箱，相當於Java編譯器替我們執行了 Integer.valueOf(XXX);

自動拆箱，相當於Java編譯器替我們執行了Integer.intValue(XXX);

我們證實一下，首先通過 javac 編譯得到 class 檔案，接著反編譯看看：

指令為：javap -c class檔名，得到下圖所示：

看完編譯器替我們做的，接下來我們再通過原始碼看看，首先是自動裝箱 valueOf() 方法:

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

我們可以看到，首先是if方法，對傳入的int 數值進行判斷，如果 i >= -128 且i <= 127 那麼就會從IntegerCache快取中獲取指定數字的封裝類，如果不存在則 new 出一個新的封裝類，關於 IntegerCache ，其內部實現了一個Integer的靜態常量陣列，在類載入的時候，執行static靜態塊進行初始化-128~127之間的Integer物件，存放到cache陣列中，cache屬於常量，存放在java的方法區中，對方法區不太瞭解的小夥伴可以先留空，後面我會單獨水一篇的~

額外補充一下：上邊我們只看了Integer封裝類的自動裝箱方法，從方法中我們瞭解了在-128~127之間使用了快取，那麼是不是意味著別的封裝類也是這樣呢？其實不是的，首先Integer使用快取原因是該區間會被經常使用到，且數量個數比較確定，就256個值，所以為了提高效率，防止每次自動裝箱都建立一次物件例項，然後就你懂得~，而double、float浮點型是沒有使用快取的，因為小數點的原因，所以在這個區間範圍內個數是比較泛的，即不適合快取，沒有意義。

我們通過一段程式碼看看這個快取的效果吧：

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 100;
        Integer b = 100;
        Integer c = 200;
        Integer d = 200;
        System.out.println(a==b); // 列印true
        System.out.println(a==b); // 列印false
    }
}

接著再來看自動拆箱 intValue() 方法：

private final int value;

public int intValue() {
 return value;
}

這個方法就比較簡單了，呼叫時直接返回了基本資料型別的 value 值。

至此我們看完了自動裝箱、自動拆箱，以Integer為例我們知道了使用 valueOf() 方法實現裝箱，使用 intValue() 方法實現拆箱，接下來我們再結合幾行程式碼重新回顧一下：

1. Integer a = new Integer(100);
2. Integer b = 100;
3. b+=100;

第一行程式碼：new 了一個 Integer 物件例項，將 int 型別的資料傳入包裝成了 Integer 型別。
第二行程式碼：首先我們知道 100 是 int 型別的，但是等待複製的 b 是 Integer 型別，此時就用到了自動裝箱，b = Integer.valueOf(100)，將100包裝成包裝類了「通過反編譯驗證」
第三行程式碼：用到了自動裝箱+自動拆箱，b = b + 100 = Integer.intValye(b) + 100 此時計算結果得到的應該是 int 型別的 b，但是 b 又被限定了是 Integer 型別，所以就又要用到 Integet.valueOf() 自動裝箱。