关于java的自动拆装箱若干细节问题

Posted 2020-10-10 Qcer

一、首先需要了解的几个前提

1、自动装箱过程是通过调用valueOf方法实现（如Integer.valueOf(10)），而拆箱过程是通过调用包装器的 xxxValue方法实现（如Integer.intValue(a)）。

例如代码：

        Integer a = 1;
        a++;

其自动装箱和拆箱的过程如下:

 0: iconst_1
 1: invokestatic  #16                 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

 4: astore_1
 5: aload_1
 6: invokevirtual #22                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
 9: iconst_1
10: iadd
11: invokestatic  #16                 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

2、缓存

Integer、Short、Byte、Character、Long包装类型有缓存机制（cache数组）。

Boolean类型有TRUE 和 FALSE两个静态成员。

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

    /** 
     * The <code>Boolean</code> object corresponding to the primitive 
     * value <code>false</code>. 
     */
    public static final Boolean FALSE = new Boolean(false);

Double和Float没有缓存机制。

二、关键的总结写在前面

1、 我们知道，"=="运算符既可以用来比较基本类型变量和引用类型变量。当两个操作数都是包装器类型的变量时，判定标准为他们是否指向同一个对象；而如果其中有一个操作数是表达式（即包含算术运算）则会先进行自动拆箱，再进行对应基本类型变量比较。

2、基本包装类型重写了equals方法，基本包装类型的equals不会进行类型的转换，类型不同的包装类型的变量直接被判定为false，尽管他们的数值有可能是相等的。

三、从一段代码开始

package com.demo;
public class Interview {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        int i = 3;
        Integer a = 1;
        Integer b = 2;
        Integer c = 3;
        Integer d = 3;
        Integer e = 250;
        Integer f = 250;
        Long g = 3L;
        Long h = 2L;
        
        System.out.println(i==(a+b));
        System.out.println(c==d);
        System.out.println(e==f);
        System.out.println(c.equals(d));
        System.out.println(e.equals(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(c));
        System.out.println(g.equals(a+b));
        System.out.println(g.equals(a+h)); 
    }
}

 

四、运行结果

true
true
false
true
true
true
true
true
false
false
true

View Code

五、后面的解析有点长

将如上代码编译后的class文件进行javap反汇编，基本能够说明大部分的问题。

第一处：

System.out.println(i==(a+b));

执行过程如下：

 61: invokevirtual #42                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
 64: aload_3
 65: invokevirtual #42                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
 68: iadd
 69: if_icmpne     76

说明分别对a和b进行了自动拆箱操作，然后再add运算，之后再与i进行比较，属于数值比较。

第二处：

System.out.println(c==d);

这个大家都知道，在对3和3进行自动装箱成c和d时，直接从Integer的缓存数组cache中取得相同的对象引用，因此==判定返回true。

Integer的valueOf(int i)源码如下：

public static Integer valueOf(int i) {
    final int offset = 128;
    if (i >= -128 && i <= 127) { // must cache 
        return IntegerCache.cache[i + offset];
    }
        return new Integer(i);
 }

第三处：

System.out.println(e==f);

与第二处不同的是，将250自动装箱时，不在-128和127之间，实际上是new了两个不同的对象。

调用了两次如下的Integer的构造器，尽管传入的参数value都是250，但是确实是不同的对象。因此==判定返回false。

    public Integer(int value) {
    　　this.value = value;
    }

第四处和第五处：

        System.out.println(c.equals(d));
        System.out.println(e.equals(f));

这两处和第二和第三处形成对比，主要的区别是Integer重写了从Object继承下来的equals方法。

Object的equals源码如下，简单干净，纯粹等同于对象的==比较：

    public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
    }

Integer的equals源码如下：

    public boolean equals(Object obj) {
    if (obj instanceof Integer) {
        return value == ((Integer)obj).intValue();
    }
    return false;
    }

可以发现，如果obj如果符合instanceof判定，那么会将obj自动拆箱，实际比较的是两个Integer对象的数值。

这就解释了虽然e和f是不同的对象（==判定为false），但是equals判定为true，因为其数值都为250。

第六处：

System.out.println(c==(a+b));

执行过程如下：

 145: aload         4
 147: invokevirtual #42                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
 150: aload_2
 151: invokevirtual #42                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
 154: aload_3
 155: invokevirtual #42                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
 158: iadd
 159: if_icmpne     166

可以看到对a、b和c都调用Integer.intValue()方法进行自动拆箱，最终比较的仍然是数值，因此返回true。

第七处：

System.out.println(c.equals(a+b));

执行过程如下：

 173: aload         4
 175: aload_2
 176: invokevirtual #42                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
 179: aload_3
 180: invokevirtual #42                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
 183: iadd
 184: invokestatic  #23                 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

 187: invokevirtual #52                 // Method java/lang/Integer.equals:(Ljava/lang/Object;)Z

可以看到其过程为：先对a和b进行自动拆箱，再进行add运算后，再对运算结果进行自动装箱，最后调用Integer.equals()方法进行判定，而equals判定最终比较的还是数组，因此返回true。

第八处：

System.out.println(g==(a+b));

其执行结果如下：

196: aload         8
198: invokevirtual #55                 // Method java/lang/Long.longValue:()J
201: aload_2
202: invokevirtual #42                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
205: aload_3
206: invokevirtual #42                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
209: iadd
210: i2l
211: lcmp

与第六处的原理基本类似，都是进行自动拆箱，只不过这里g是调用Long.longValue()方法拆箱。

第九处：

System.out.println(g.equals(c));

这个地方应当特别注意，观察Integer的equals源码不难发现，equals判定的第一步是进行instanceof判定，显然c不是Long的实例，判定失败，直接返回false。

也就是说这里根本没有进行数值比较的机会。

因此，基本包装类型的equals不会进行类型的转换，类型不同的包装类型对象直接被判定为false，尽管他们的数值有可能是相等的。

第十处：

System.out.println(g.equals(a+b));

执行过程如下：

 239: aload         8
 241: aload_2
 242: invokevirtual #42                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
 245: aload_3
 246: invokevirtual #42                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
 249: iadd
 250: invokestatic  #23                 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

 253: invokevirtual #59                 // Method java/lang/Long.equals:(Ljava/lang/Object;)Z

这其实是第九处的扩展。

不难看出，其执行过程为：先对a和b进行自动拆箱，进行add运算，在对结果进行自动装箱，再进行equals判定。

但是add运算的结果自动装箱后依然是Integer类型，由第九处可知，自然会被判定为false。

第十一处：

System.out.println(g.equals(a+h)); 

执行过程如下：

 262: aload         8
 264: aload_2
 265: invokevirtual #42                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
 268: i2l
 269: aload         9
 271: invokevirtual #55                 // Method java/lang/Long.longValue:()J
 274: ladd
 275: invokestatic  #31                 // Method java/lang/Long.valueOf:(J)Ljava/lang/Long;
 278: invokevirtual #59                 // Method java/lang/Long.equals:(Ljava/lang/Object;)Z

与第十处不同之处在于，a和h自动拆箱后进行add运算的会向上转型为long类型，在对其自动装箱后自然会被包装成Long类型。

同时，两个比较对象的数值相等，自然会被判定为true。

六、最后附上完整的反编译代码

D:\\java\\qcworkspace\\test\\bin\\com\\demo>javap -c Interview
警告: 二进制文件Interview包含com.demo.Interview
Compiled from "Interview.java"
public class com.demo.Interview {
  public com.demo.Interview();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #8                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: iconst_3
       1: istore_1
       2: iconst_1
       3: invokestatic  #16                 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

       6: astore_2
       7: iconst_2
       8: invokestatic  #16                 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

      11: astore_3
      12: iconst_3
      13: invokestatic  #16                 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

      16: astore        4
      18: iconst_3
      19: invokestatic  #16                 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

      22: astore        5
      24: sipush        250
      27: invokestatic  #16                 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

      30: astore        6
      32: sipush        250
      35: invokestatic  #16                 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

      38: astore        7
      40: ldc2_w        #22                 // long 3l
      43: invokestatic  #24                 // Method java/lang/Long.valueOf:(J)Ljava/lang/Long;
      46: astore        8
      48: ldc2_w        #29                 // long 2l
      51: invokestatic  #24                 // Method java/lang/Long.valueOf:(J)Ljava/lang/Long;
      54: astore        9
      56: getstatic     #31                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      59: iload_1
      60: aload_2
      61: invokevirtual #37                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
      64: aload_3
      65: invokevirtual #37                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
      68: iadd
      69: if_icmpne     76
      72: iconst_1
      73: goto          77
      76: iconst_0
      77: invokevirtual #41                 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
      80: getstatic     #31                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      83: aload         4
      85: aload         5
      87: if_acmpne     94
      90: iconst_1
      91: goto          95
      94: iconst_0
      95: invokevirtual #41                 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
      98: getstatic     #31                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
     101: aload         6
     103: aload         7
     105: if_acmpne     112
     108: iconst_1
     109: goto          113
     112: iconst_0
     113: invokevirtual #41                 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
     116: getstatic     #31                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
     119: aload         4
     121: aload         5
     123: invokevirtual #47                 // Method java/lang/Integer.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
     126: invokevirtual #41                 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
     129: getstatic     #31                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
     132: aload         6
     134: aload         7
     136: invokevirtual #47                 // Method java/lang/Integer.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
     139: invokevirtual #41                 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
     142: getstatic     #31                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
     145: aload         4
     147: invokevirtual #37                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
     150: aload_2
     151: invokevirtual #37                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
     154: aload_3
     155: invokevirtual #37                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
     158: iadd
     159: if_icmpne     166
     162: iconst_1
     163: goto          167
     166: iconst_0
     167: invokevirtual #41                 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
     170: getstatic     #31                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
     173: aload         4
     175: aload_2
     176: invokevirtual #37                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
     179: aload_3
     180: invokevirtual #37                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
     183: iadd
     184: invokestatic  #16                 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

     187: invokevirtual #47                 // Method java/lang/Integer.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
     190: invokevirtual #41                 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
     193: getstatic     #31                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
     196: aload         8
     198: invokevirtual #51                 // Method java/lang/Long.longValue:()J
     201: aload_2
     202: invokevirtual #37                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
     205: aload_3
     206: invokevirtual #37                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
     209: iadd
     210: i2l
     211: lcmp
     212: ifne          219
     215: iconst_1
     216: goto          220
     219: iconst_0
     220: invokevirtual #41                 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
     223: getstatic     #31                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
     226: aload         8
     228: aload         4
     230: invokevirtual #55                 // Method java/lang/Long.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
     233: invokevirtual #41                 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
     236: getstatic     #31                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
     239: aload         8
     241: aload_2
     242: invokevirtual #37                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
     245: aload_3
     246: invokevirtual #37                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
     249: iadd
     250: invokestatic  #16                 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

     253: invokevirtual #55                 // Method java/lang/Long.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
     256: invokevirtual #41                 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
     259: getstatic     #31                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
     262: aload         8
     264: aload_2
     265: invokevirtual #37                 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
     268: i2l
     269: aload         9
     271: invokevirtual #51                 // Method java/lang/Long.longValue:()J
     274: ladd
     275: invokestatic  #24                 // Method java/lang/Long.valueOf:(J)Ljava/lang/Long;
     278: invokevirtual #55                 // Method java/lang/Long.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
     281: invokevirtual #41                 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
     284: return
}

View Code

完！

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