自動(dòng)裝箱和拆箱從Java 1.5開(kāi)始引入，目的是將原始類(lèi)型值轉(zhuǎn)自動(dòng)地轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的對(duì)象。自動(dòng)裝箱與拆箱的機(jī)制可以讓我們?cè)贘ava的變量賦值或者是方法調(diào)用等情況下使用原始類(lèi)型或者對(duì)象類(lèi)型更加簡(jiǎn)單直接。

如果你在Java1.5下進(jìn)行過(guò)編程的話，你一定不會(huì)陌生這一點(diǎn)，你不能直接地向集合(Collections)中放入原始類(lèi)型值，因?yàn)榧现唤邮諏?duì)象。通常這種情況下你的做法是，將這些原始類(lèi)型的值轉(zhuǎn)換成對(duì)象，然后將這些轉(zhuǎn)換的對(duì)象放入集合中。使用Integer,Double,Boolean等這些類(lèi)我們可以將原始類(lèi)型值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的對(duì)象，但是從某些程度可能使得代碼不是那么簡(jiǎn)潔精煉。為了讓代碼簡(jiǎn)練，Java 1.5引入了具有在原始類(lèi)型和對(duì)象類(lèi)型自動(dòng)轉(zhuǎn)換的裝箱和拆箱機(jī)制。但是自動(dòng)裝箱和拆箱并非完美，在使用時(shí)需要有一些注意事項(xiàng)，如果沒(méi)有搞明白自動(dòng)裝箱和拆箱，可能會(huì)引起難以察覺(jué)的bug。

本文將介紹，什么是自動(dòng)裝箱和拆箱，自動(dòng)裝箱和拆箱發(fā)生在什么時(shí)候，以及要注意的事項(xiàng)。

什么是自動(dòng)裝箱和拆箱

自動(dòng)裝箱就是Java自動(dòng)將原始類(lèi)型值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的對(duì)象，比如將int的變量轉(zhuǎn)換成Integer對(duì)象，這個(gè)過(guò)程叫做裝箱，反之將Integer對(duì)象轉(zhuǎn)換成int類(lèi)型值，這個(gè)過(guò)程叫做拆箱。因?yàn)檫@里的裝箱和拆箱是自動(dòng)進(jìn)行的非人為轉(zhuǎn)換，所以就稱(chēng)作為自動(dòng)裝箱和拆箱。原始類(lèi)型byte,short,char,int,long,float,double和boolean對(duì)應(yīng)的封裝類(lèi)為Byte,Short,Character,Integer,Long,Float,Double,Boolean。

自動(dòng)裝箱拆箱要點(diǎn)

自動(dòng)裝箱時(shí)編譯器調(diào)用valueOf將原始類(lèi)型值轉(zhuǎn)換成對(duì)象，同時(shí)自動(dòng)拆箱時(shí)，編譯器通過(guò)調(diào)用類(lèi)似intValue(),doubleValue()這類(lèi)的方法將對(duì)象轉(zhuǎn)換成原始類(lèi)型值。

自動(dòng)裝箱是將boolean值轉(zhuǎn)換成Boolean對(duì)象，byte值轉(zhuǎn)換成Byte對(duì)象，char轉(zhuǎn)換成Character對(duì)象，float值轉(zhuǎn)換成Float對(duì)象，int轉(zhuǎn)換成Integer，long轉(zhuǎn)換成Long，short轉(zhuǎn)換成Short，自動(dòng)拆箱則是相反的操作。

何時(shí)發(fā)生自動(dòng)裝箱和拆箱

自動(dòng)裝箱和拆箱在Java中很常見(jiàn)，比如我們有一個(gè)方法，接受一個(gè)對(duì)象類(lèi)型的參數(shù)，如果我們傳遞一個(gè)原始類(lèi)型值，那么Java會(huì)自動(dòng)講這個(gè)原始類(lèi)型值轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的對(duì)象。最經(jīng)典的一個(gè)場(chǎng)景就是當(dāng)我們向ArrayList這樣的容器中增加原始類(lèi)型數(shù)據(jù)時(shí)或者是創(chuàng)建一個(gè)參數(shù)化的類(lèi)，比如下面的ThreadLocal。

ArrayList<Integer> intList = new ArrayList<Integer>();

intList.add(1); //autoboxing - primitive to object

intList.add(2); //autoboxing

ThreadLocal<Integer> intLocal = new ThreadLocal<Integer>();

intLocal.set(4); //autoboxing

int number = intList.get(0); // unboxing

int local = intLocal.get(); // unboxing in Java

舉例說(shuō)明

上面的部分我們介紹了自動(dòng)裝箱和拆箱以及它們何時(shí)發(fā)生，我們知道了自動(dòng)裝箱主要發(fā)生在兩種情況，一種是賦值時(shí)，另一種是在方法調(diào)用的時(shí)候。為了更好地理解這兩種情況，我們舉例進(jìn)行說(shuō)明。

賦值時(shí)

這是最常見(jiàn)的一種情況，在Java 1.5以前我們需要手動(dòng)地進(jìn)行轉(zhuǎn)換才行，而現(xiàn)在所有的轉(zhuǎn)換都是由編譯器來(lái)完成。

//before autoboxing

Integer iObject = Integer.valueOf(3);

Int iPrimitive = iObject.intValue()

//after java5

Integer iObject = 3; //autobxing - primitive to wrapper conversion

int iPrimitive = iObject; //unboxing - object to primitive conversion

方法調(diào)用時(shí)

這是另一個(gè)常用的情況，當(dāng)我們?cè)诜椒ㄕ{(diào)用時(shí)，我們可以傳入原始數(shù)據(jù)值或者對(duì)象，同樣編譯器會(huì)幫我們進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

public static Integer show(Integer iParam){

System.out.println("autoboxing example - method invocation i: " + iParam);

return iParam;

}

//autoboxing and unboxing in method invocation

show(3); //autoboxing

int result = show(3); //unboxing because return type of method is Integer

show方法接受Integer對(duì)象作為參數(shù)，當(dāng)調(diào)用show(3)時(shí)，會(huì)將int值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的Integer對(duì)象，這就是所謂的自動(dòng)裝箱，show方法返回Integer對(duì)象，而int result = show(3);中result為int類(lèi)型，所以這時(shí)候發(fā)生自動(dòng)拆箱操作，將show方法的返回的Integer對(duì)象轉(zhuǎn)換成int值。

自動(dòng)裝箱的弊端

自動(dòng)裝箱有一個(gè)問(wèn)題，那就是在一個(gè)循環(huán)中進(jìn)行自動(dòng)裝箱操作的情況，如下面的例子就會(huì)創(chuàng)建多余的對(duì)象，影響程序的性能。

Integer sum = 0;

for(int i=1000; i<5000; i++){

sum+=i;

}

上面的代碼sum+=i可以看成sum = sum + i，但是+這個(gè)操作符不適用于Integer對(duì)象，首先sum進(jìn)行自動(dòng)拆箱操作，進(jìn)行數(shù)值相加操作，最后發(fā)生自動(dòng)裝箱操作轉(zhuǎn)換成Integer對(duì)象。其內(nèi)部變化如下

sum = sum.intValue() + i;

Integer sum = new Integer(result);

由于我們這里聲明的sum為Integer類(lèi)型，在上面的循環(huán)中會(huì)創(chuàng)建將近4000個(gè)無(wú)用的Integer對(duì)象，在這樣龐大的循環(huán)中，會(huì)降低程序的性能并且加重了垃圾回收的工作量。因此在我們編程時(shí)，需要注意到這一點(diǎn)，正確地聲明變量類(lèi)型，避免因?yàn)樽詣?dòng)裝箱引起的性能問(wèn)題。

重載與自動(dòng)裝箱

當(dāng)重載遇上自動(dòng)裝箱時(shí)，情況會(huì)比較有些復(fù)雜，可能會(huì)讓人產(chǎn)生有些困惑。在1.5之前，value(int)和value(Integer)是完全不相同的方法，開(kāi)發(fā)者不會(huì)因?yàn)閭魅胧莍nt還是Integer調(diào)用哪個(gè)方法困惑，但是由于自動(dòng)裝箱和拆箱的引入，處理重載方法時(shí)稍微有點(diǎn)復(fù)雜。一個(gè)典型的例子就是ArrayList的remove方法，它有remove(index)和remove(Object)兩種重載，我們可能會(huì)有一點(diǎn)小小的困惑，其實(shí)這種困惑是可以驗(yàn)證并解開(kāi)的，通過(guò)下面的例子我們可以看到，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，不會(huì)發(fā)生自動(dòng)裝箱操作。

public void test(int num){

System.out.println("method with primitive argument");

}

public void test(Integer num){

System.out.println("method with wrapper argument");

}

//calling overloaded method

AutoboxingTest autoTest = new AutoboxingTest();

int value = 3;

autoTest.test(value); //no autoboxing

Integer iValue = value;

autoTest.test(iValue); //no autoboxing

Output:

method with primitive argument

method with wrapper argument

要注意的事項(xiàng)

自動(dòng)裝箱和拆箱可以使代碼變得簡(jiǎn)潔,但是其也存在一些問(wèn)題和極端情況下的問(wèn)題，以下幾點(diǎn)需要我們加強(qiáng)注意。

對(duì)象相等比較

這是一個(gè)比較容易出錯(cuò)的地方，”==“可以用于原始值進(jìn)行比較，也可以用于對(duì)象進(jìn)行比較，當(dāng)用于對(duì)象與對(duì)象之間比較時(shí)，比較的不是對(duì)象代表的值，而是檢查兩個(gè)對(duì)象是否是同一對(duì)象，這個(gè)比較過(guò)程中沒(méi)有自動(dòng)裝箱發(fā)生。進(jìn)行對(duì)象值比較不應(yīng)該使用”==“，而應(yīng)該使用對(duì)象對(duì)應(yīng)的equals方法?？匆粋€(gè)能說(shuō)明問(wèn)題的例子。

public class AutoboxingTest {

public static void main(String args[]) {

// Example 1: == comparison pure primitive – no autoboxing

int i1 = 1;

int i2 = 1;

System.out.println("i1==i2 : " + (i1 == i2)); // true

// Example 2: equality operator mixing object and primitive

Integer num1 = 1; // autoboxing

int num2 = 1;

System.out.println("num1 == num2 : " + (num1 == num2)); // true

// Example 3: special case - arises due to autoboxing in Java

Integer obj1 = 1; // autoboxing will call Integer.valueOf()

Integer obj2 = 1; // same call to Integer.valueOf() will return same

// cached Object

System.out.println("obj1 == obj2 : " + (obj1 == obj2)); // true

// Example 4: equality operator - pure object comparison

Integer one = new Integer(1); // no autoboxing

Integer anotherOne = new Integer(1);

System.out.println("one == anotherOne : " + (one == anotherOne)); // false

}

}

Output:

i1==i2 : true

num1 == num2 : true

obj1 == obj2 : true

one == anotherOne : false

值得注意的是第三個(gè)小例子，這是一種極端情況。obj1和obj2的初始化都發(fā)生了自動(dòng)裝箱操作。但是處于節(jié)省內(nèi)存的考慮，JVM會(huì)緩存-128到127的Integer對(duì)象。因?yàn)閛bj1和obj2實(shí)際上是同一個(gè)對(duì)象。所以使用”==“比較返回true。

容易混亂的對(duì)象和原始數(shù)據(jù)值

另一個(gè)需要避免的問(wèn)題就是混亂使用對(duì)象和原始數(shù)據(jù)值，一個(gè)具體的例子就是當(dāng)我們?cè)谝粋€(gè)原始數(shù)據(jù)值與一個(gè)對(duì)象進(jìn)行比較時(shí)，如果這個(gè)對(duì)象沒(méi)有進(jìn)行初始化或者為Null，在自動(dòng)拆箱過(guò)程中obj.xxxValue，會(huì)拋出NullPointerException,如下面的代碼

private static Integer count;

//NullPointerException on unboxing

if( count <= 0){

System.out.println("Count is not started yet");

}

緩存的對(duì)象

這個(gè)問(wèn)題就是我們上面提到的極端情況，在Java中，會(huì)對(duì)-128到127的Integer對(duì)象進(jìn)行緩存，當(dāng)創(chuàng)建新的Integer對(duì)象時(shí)，如果符合這個(gè)這個(gè)范圍，并且已有存在的相同值的對(duì)象，則返回這個(gè)對(duì)象，否則創(chuàng)建新的Integer對(duì)象。

在Java中另一個(gè)節(jié)省內(nèi)存的例子就是字符串常量池,感興趣的同學(xué)可以了解一下。

生成無(wú)用對(duì)象增加GC壓力

因?yàn)樽詣?dòng)裝箱會(huì)隱式地創(chuàng)建對(duì)象，像前面提到的那樣，如果在一個(gè)循環(huán)體中，會(huì)創(chuàng)建無(wú)用的中間對(duì)象，這樣會(huì)增加GC壓力，拉低程序的性能。所以在寫(xiě)循環(huán)時(shí)一定要注意代碼，避免引入不必要的自動(dòng)裝箱操作。

如想了解垃圾回收和內(nèi)存優(yōu)化，可以查看本文Google IO：Android內(nèi)存管理主題演講記錄

總的來(lái)說(shuō)，自動(dòng)裝箱和拆箱著實(shí)為開(kāi)發(fā)者帶來(lái)了很大的方便，但是在使用時(shí)也是需要格外留意，避免引起出現(xiàn)文章提到的問(wèn)題。

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