Java中的自动拆装箱、基本类型的转换、包装类的缓存详解

数据类型的拆装箱

1. 拆箱、装箱

拆箱

把包装类转换为基本数据类型就是拆箱。拆箱通过包装类的xxValue方法实现。

装箱

把基本类型转换为包装类的过程就是装箱。装箱通过包装类的valueOf方法实现。

2. 自动拆箱

将包装类自动转化成对应的基本数据类型（通过包装类的xxValue方法）。

    public static void main(String[] args) {
        int int1 = new Integer(100);
        long long1 = new Long(100);
        double double1 = new Double(100.0);
    }

实际等于

    public static void main(String[] args) {
        int int1 = new Integer(100).intValue();
        long long1 = new Long(100).longValue();
        double double1 = new Double(100.0).doubleValue();
    }

3. 自动装箱

将基本数据类型自动转化为对应的包装类（通过包装类的valueOf方法）。

    public static void main(String[] args) {
        Integer int2 = 100;
        Long long2 = 100L;
        Double double2 = 100.0;
    }

实际等于

    public static void main(String[] args) {
        Integer int2 = Integer.valueOf(100);
        Long long2 = Long.valueOf(100L);
        Double double2 = Double.valueOf(100.0);
    }

4. 自动拆装箱使用场景

将基本类型放入集合类（自动装箱）

集合类只支持包装类型（不支持基本数据类型），但是我们add(基本数据类型)也不会报错，是因为Java给我们做了自动装箱。

实际等于

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(Integer.valueOf(1));
        list.add(Integer.valueOf(2));
    }

包装类型和基本类型比较大小（自动拆箱）

包装类与基本数据类型进行比较运算，其实是先将包装类进行拆箱成基本数据类型，然后比较。

    public static void main(String[] args) {
        boolean b = new Integer(2) > 1;
    }

实际等于

    public static void main(String[] args) {
        boolean b = new Integer(2).intValue() > 1;
    }

包装类型的运算（自动拆箱）

运算中包含包装类型时，会将包装类型自动拆箱为基本类型再进行运算

    public static void main(String[] args) {
        int a = new Integer(1) + 1;
    }

实际等于

    public static void main(String[] args) {
        int a = new Integer(1).intValue() + 1;
    }

三目运算（自动拆箱）

value = flag ? value1 : value2

三目运算中，如果value1和value2中一个是基本数据类型、另一个是包装类型。那么无论value是基本数据类型还是包装类型，只要根据判断结果从value1和value2选择的那个值是包装类型时，都会先把包装类型拆箱为基本数据类型，再根据value的类型来决定是否再对值进行拆封箱处理。

    public static void main(String[] args) {
        Integer a = null;
        int v1 = true ? 0 : a;// 正常
        int v2 = false ? 0 : a;// 报错
        Integer v3 = true ? 0 : a;// 正常
        Integer v4 = false ? 0 : a;// 报错
    }

实际等于

    public static void main(String[] args) {
        Integer a = null;
        int v1 = true ? 0 : a;// 正常
        int v2 = false ? 0 : a.intValue();// 报错
        Integer v3 = true ? 0 : a;// 正常
        Integer v4 = false ? 0 : Integer.valueOf(a.intValue());// 报错
    }

方法的返回值（自动拆装箱）

方法的返回值类型与实际返回值类型不同时，会自动拆装箱，变成方法返回值相同的类型。

    //自动拆箱
    public int getNum1() {
        return new Integer(1);
    }

    //自动装箱
    public Integer getNum2() {
        return 1;
    }

实际等于

    //自动拆箱
    public int getNum1() {
        return new Integer(1).byteValue();
    }

    //自动装箱
    public Integer getNum2() {
        return Integer.valueOf(1);
    }

5. 自动拆装箱的触发时机

在编译期，Java文件编译称Class（字节码）文件的过程中触发自动拆装箱的动作。

通过查看字节码文件可以予以证明。两种查看字节码信息的方式：

1.通过javac和javap查看

先通过javac将.java代码编译成.class字节码，然后通过javap分析字节码。

javac：编译成class（字节码）

javac DemoTest.java

javap：分析字节码

javap -verbose DemoTest.class

若出现编码问题，可指定编码

javac -encoding utf-8 DemoTest.java
javap -encoding utf-8 -verbose DemoTest.class

2.IDEA使用ASM Bytecode Outline插件查看字节码

类文件上右键->选择: Show Bytecode outline

面板上的三个选项：

• Bytecode 表示对应的class字节码文件
• ASMified 表示利用ASM框架生成字节码对应的代码
• Groovified 对应的是class字节码指令

6. 自动拆装箱带来的问题

• 包装对象之间的数值比较不能简单的使用==，除了特殊有缓存的情况(如Integer的-128~127)，其他比较都需要使用equals比较。
• 如果包装类对象为NULL，那么自动拆箱就可能会抛出空指针异常
• 如果一个for循环中有大量拆装箱操作，会浪费很多资源

基本数据类型的转换

1. 容量大小排序

基本数据类型容量大小排序（不含布尔类型、容量由小到大）：

• byte<short/char<int<long<float<double
• byte<<int<long<float<double

2. 转换规则

1. 8种基本数据类型中，除了布尔类型之外，其他的8中数据类型之间都可以相互转换
2. 任何浮点类型不管占用多少个字符，都比整数型容量大
3. char和short可表示的种类数量相同，但是char可以取更大的整数
4. 整数的默认类型为int，小数的默认类型为double
5. 小容量向大容量转换，称为自动类型转换（又称隐式类型转换），不会丢失精度
6. 大容量转换成小容量，叫做强制类型转换（又称显式类型转换），可能会会丢失精度，需要加强制类型转换符。
7. 当整数字面值没有超出byte，short，char的取值范围，可以直接赋值给byte，short，char类型的变量
8. 多种数据类型混合运算，先转换成容量大的那种类型再做运算（byte，short，char混合运算的时候，各自先转换成int类型再做运算）

3. 自动类型转换

小容量向大容量转换，称为自动类型转换（又称隐式类型转换）。

规则

• 小容量的类型转化为大容量的类型自动使用自动类型转换
• 整数类型可以自动转化为浮点类型，可能会产生舍入误差
• 字符可以自动提升为整数

4. 强制类型转换

大容量转换成小容量，叫做强制类型转换（又称显式类型转换）。

强制类型转换需要在要强制类型转换的前面加上括号，然后在括号里面加上你要转换的类型。

规则

• 大容量的类型转化为大容量的类型必须使用强制类型转换
• 强制类型转换可能导致溢出或损失精度
• 浮点数到整数的转换是通过舍弃小数得到，而不是四舍五入
• 不能把对象类型转换为不相干的类型

包装类的缓存

Java包装类的缓存机制，是在Java 5中引入的一个有助于节省内存、提高性能的功能。

包装类的缓存只在装箱（通过包装类的valueOf方法来实现）时有效。

想必大家一定遇到过这样的问题：两个数值相等的包装类型对象通过==进行比较时，得到的结果有时是true，有时又是false。

这可能就是包装类的缓存在捣乱：当包装类对象经历过装箱操作，得到的对象可能是缓存好的对象，也可能是新创建的对象。

1. 包装类型的缓存值范围

boolean类型的底层是转换为1,0存储的，所以大小只有一个字节（8位）

• valueOf方法的逻辑是先从判断值是否在缓存值范围中。如果在，直接返回缓存中的对象；如果不在，创建新的对象。
• 在 jdk 1.8 所有的数值类缓冲池中，Integer 的缓冲池 IntegerCache 很特殊，这个缓冲池的下界是 - 128，上界默认是 127，但是这个上界是可调的。
• 在启动 jvm 的时候，通过 -XX:AutoBoxCacheMax=来指定这个缓冲池的大小，该选项在 JVM 初始化的时候会设定一个名为 java.lang.IntegerCache.high 系统属性，然后IntegerCache 初始化的时候就会读取该系统属性来决定上界。

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。