细说JavaJava封箱拆箱的一些问题

Posted 2020-07-03 骑着乌龟去看海

1.概念

首先简单介绍一下概念性的东西：

所谓封箱：就是把基本类型封装成其所对应的包装类型；

而拆箱则恰好相反，是把包装类型转换成其所对应的基本数据类型。

如基本类型int，封箱后的包装类是Integer。

2.包装类的缓存值，equals与==

　　相信，大家对equals与==一定很熟悉了吧，同样，包装类也重写了equals方法，只要两个包装类对象所包装的基本类型数据是相等的，那么，则认为两个包装类对象是相等的；

　　然后，看一段简单的程序，并预测以下它的打印结果：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("---------------------");
        testBooleanBoxing();
        System.out.println("---------------------");
        testByteBoxing();
        System.out.println("---------------------");
        testShortBoxing();
        System.out.println("---------------------");
        testIntegerBoxing();
        System.out.println("---------------------");
        testFloatBoxing();
    }

    public static void testFloatBoxing() {
        Float float1 = 10F;
        Float float2 = 10F;
        Float float3 = 300F;
        Float float4 = 300F;
        System.out.println("float1.equals(float2) : " + float1.equals(float2));
        System.out.println("float1 == float2 : " + (float1 == float2));
        System.out.println("float3.equals(float4) : " + float3.equals(float4));
        System.out.println("float3 == float4 : " + (float3 == float4));
    }

    public static void testIntegerBoxing() {
        Integer int1 = 10;
        Integer int2 = 10;
        Integer int3 = 300;
        Integer int4 = 300;
        System.out.println("int1.equals(int2) : " + int1.equals(int2));
        System.out.println("int1 == int2 : " + (int1 == int2));
        System.out.println("int3.equals(int4) : " + int3.equals(int4));
        System.out.println("int3 == int4 : " + (int3 == int4));
    }

    public static void testByteBoxing() {
        Byte byte1 = -128;
        Byte byte2 = -128;
        Byte byte3 = 127;
        Byte byte4 = 127;
        System.out.println("byte1.equals(byte2) : " + byte1.equals(byte2));
        System.out.println("byte1 == byte2 : " + (byte1 == byte2));
        System.out.println("byte3.equals(byte4) : " + byte3.equals(byte4));
        System.out.println("byte3 == byte4 : " + (byte3 == byte4));
    }

    public static void testShortBoxing() {
        Short short1 = -128;
        Short short2 = -128;
        Short short3 = 128;
        Short short4 = 128;
        System.out.println("short1.equals(short2) : " + short1.equals(short2));
        System.out.println("short1 == short2 : " + (short1 == short2));
        System.out.println("short3.equals(short4) : " + short3.equals(short4));
        System.out.println("short3 == short4 : " + (short3 == short4));
    }

    public static void testBooleanBoxing() {
        Boolean bool1 = true;
        Boolean bool2 = true;
        Boolean bool3 = true;
        Boolean bool4 = true;
        System.out.println("bool1.equals(bool2) : " + bool1.equals(bool2));
        System.out.println("bool1 == bool2 : " + (bool1 == bool2));
        System.out.println("bool3.equals(bool4) : " + bool3.equals(bool4));
        System.out.println("bool3 == bool4 : " + (bool3 == bool4));
    }
}

然后看以下结果：

---------------------
bool1.equals(bool2) : true
bool1 == bool2 : true
bool3.equals(bool4) : true
bool3 == bool4 : true
---------------------
byte1.equals(byte2) : true
byte1 == byte2 : true
byte3.equals(byte4) : true
byte3 == byte4 : true
---------------------
short1.equals(short2) : true
short1 == short2 : true
short3.equals(short4) : true
short3 == short4 : false
---------------------
int1.equals(int2) : true
int1 == int2 : true
int3.equals(int4) : true
int3 == int4 : false
---------------------
float1.equals(float2) : true
float1 == float2 : false
float3.equals(float4) : true
float3 == float4 : false

不知道大家预测的结果和实际结果是否是相同的；

　　或许有些人有疑问，不同的值对于同一包装类来说，使用 == 运算符得出的结果却是不同的，这是为什么呢？

　　这就要从包装类的不可变性说起。先说以下String，因为String类的对象创建后不可改变，所以多个引用指向同一个String也不会有什么危险，因此，在编译阶段会将String常量放入字符串常量池中，当下次使用时就可以直接从字符串常量池中提取。

　　而包装类和String类似，对象同样是不可变的，所以对于某些频繁使用的值，系统提供了包装类的缓存(即预先创建了经常使用的包装类对象，可以参考包装类的valueOf方法)，当需要时直接从缓存中提取，而不是再创建一个新的包装类对象。这样当重复使用的时候就可以避免重复创建对象造成的资源浪费。而这些缓存的包装类的值如下：

• boolean的所有值（true 和 false）；
• byte的所有制（-128 ~ 127）；
• char值的（0 ~ 127）；
• short值的（-128 ~ 127）；
• int值的（-128 ~ 127）;
• long值的（-128 ~ 127）；

其中，浮点数类型float和double，包装类没有缓存。

如以上int类型，因为10在Integer的缓存范围内，所以

Integer int1 = 10;
Integer int2 = 10;

　　两次对10的封箱使用的都是缓存中包装数值为10的Integer对象（这些对象被封装在IntegerCache类中），因此int1和int2指向的相同的对象，所以不论是 equals 还是 == ，运算的结果都是true；

　　而数值300则不在缓存的范围内，因此并不是使用缓存中的对象，而是新建两个Integer对象，所以 int3 和 int4 使用 == 运算符的结果为false，其他的情况与Integer类似。

　　如果要了解详细的缓存值，可查看源码中相应的Cache即可，如char值的可查看CharacterCache类，long值的可查看LongCache类；

 

3. 拆箱还是封箱

　　在Java中 == 和 != 都可以应用于任何类型，但如果这两个二元操作符的两个操作数一个是基本数据类型，而另一个是包装类，那这是会如何操作呢？

int x = 5;
Integer y = 5;
boolean bool = (x == y);

　　如果要计算 x== y，那么，是将x封箱成Integer类型与y进行比较，还是将y拆箱成int类型与x进行比较呢？

　　我们看下面代码：

   public static void main(String[] args) {
        int int1 = 200;
        Integer int2 = 200;
        if (int1 == int2) {
            System.out.println("拆箱操作");
        } else {
            System.out.println("封箱操作");
        }

        int int3 = 10;
        Integer int4 = new Integer(10);
        if (int3 == int4) {
            System.out.println("拆箱操作");
        } else {
            System.out.println("封箱操作");
        }
        
        //混合类型比较
        short short1 = 200;
        Integer int5 = 200;
        if (short1 == int5) {
            System.out.println("拆箱操作");
        } else {
            System.out.println("封箱操作");
        }
    }    

返回结果如下：

拆箱操作
拆箱操作
拆箱操作

　　结果已经一目了然了。当基本数据类型与包装类型进行 == 比较时，因为比较的是内存地址，所以根据结果来看，是将包装类拆箱成基本数据类型，然后对两个基本数据类型进行比较。

 

4. 方法中的封箱与拆箱操作

看下面的代码：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
        int x = 10;
        test.box1(x);
        test.box2(x);
        test.box3(x);
    }

    public void box1(int x) {
        System.out.println("调用int参数的box1方法");
    }

    public void box1(float x) {
        System.out.println("调用float参数的box1方法");
    }

    public void box1(Integer x) {
        System.out.println("调用Integer参数的box1方法");
    }

    public void box2(float x) {
        System.out.println("调用float参数的box2方法");
    }

    public void box2(Integer x) {
        System.out.println("调用Integer参数的box2方法");
    }

    public void box3(Integer x) {
        System.out.println("调用Integer参数的box3方法");
    }
}

运行后，看以下结果：

调用int参数的box1方法
调用float参数的box2方法
调用Integer参数的box3方法

　　结果应该不会有什么问题，重载方面的问题我会单独拿出来再说。这里要说的是，把封箱操作置后考虑(即只有当选择不到合适参数的方法时，才考虑封箱操作)，主要是为了兼容以前的版本。试想：

public void method(float f) {}
public void method(Integer i) {}

　　如果要调用 method(7)，那么在JDK5之前的版本，因为没有自动封箱，所以会调用float参数的method方法。这是大多数人都知道的，如果JDK5后规定优先考虑封箱操作的话，那么该程序就会调用Integer参数的method方法，这对大多数人来说，都是很尴尬的，以前的那些脑海里的规则都要改变了。所以，对于新增的自动封箱特性，只能置后考虑了。

 

参考自：《细说Java》