前言

自動(dòng)裝箱和拆箱問題是Java中一個(gè)老生常談的問題了，今天我們就來一些看一下裝箱和拆箱中的若干問題。本文先講述裝箱和拆箱最基本的東西，再來看一下面試筆試中經(jīng)常遇到的與裝箱、拆箱相關(guān)的問題。

若有不正之處，請(qǐng)諒解和批評(píng)指正，不勝感激。

一.什么是裝箱？什么是拆箱？

在前面的文章中提到，Java為每種基本數(shù)據(jù)類型都提供了對(duì)應(yīng)的包裝器類型，至于為什么會(huì)為每種基本數(shù)據(jù)類型提供包裝器類型在此不進(jìn)行闡述，有興趣的朋友可以查閱相關(guān)資料。在Java SE5之前，如果要生成一個(gè)數(shù)值為10的Integer對(duì)象，必須這樣進(jìn)行：

Integer i = new Integer(10);

而在從Java SE5開始就提供了自動(dòng)裝箱的特性，如果要生成一個(gè)數(shù)值為10的Integer對(duì)象，只需要這樣就可以了：

Integer i = 10;

這個(gè)過程中會(huì)自動(dòng)根據(jù)數(shù)值創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的 Integer對(duì)象，這就是裝箱。

那什么是拆箱呢？顧名思義，跟裝箱對(duì)應(yīng)，就是自動(dòng)將包裝器類型轉(zhuǎn)換為基本數(shù)據(jù)類型：

Integer i = 10; //裝箱
int n = i;  //拆箱

簡單一點(diǎn)說，裝箱就是 自動(dòng)將基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為包裝器類型；拆箱就是 自動(dòng)將包裝器類型轉(zhuǎn)換為基本數(shù)據(jù)類型。

下表是基本數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)的包裝器類型：

二.裝箱和拆箱是如何實(shí)現(xiàn)的

上一小節(jié)了解裝箱的基本概念之后，這一小節(jié)來了解一下裝箱和拆箱是如何實(shí)現(xiàn)的。

我們就以Interger類為例，下面看一段代碼：

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
     
    Integer i = 10;
    int n = i;
  }
}

反編譯class文件之后得到如下內(nèi)容：

從反編譯得到的字節(jié)碼內(nèi)容可以看出，在裝箱的時(shí)候自動(dòng)調(diào)用的是Integer的valueOf(int)方法。而在拆箱的時(shí)候自動(dòng)調(diào)用的是Integer的intValue方法。

其他的也類似，比如Double、Character，不相信的朋友可以自己手動(dòng)嘗試一下。

因此可以用一句話總結(jié)裝箱和拆箱的實(shí)現(xiàn)過程：

裝箱過程是通過調(diào)用包裝器的valueOf方法實(shí)現(xiàn)的，而拆箱過程是通過調(diào)用包裝器的 xxxValue方法實(shí)現(xiàn)的。（xxx代表對(duì)應(yīng)的基本數(shù)據(jù)類型）。

三.面試中相關(guān)的問題

雖然大多數(shù)人對(duì)裝箱和拆箱的概念都清楚，但是在面試和筆試中遇到了與裝箱和拆箱的問題卻不一定會(huì)答得上來。下面列舉一些常見的與裝箱/拆箱有關(guān)的面試題。

1.下面這段代碼的輸出結(jié)果是什么？

public class Main {
  public static void main(String[] args) {     
    Integer i1 = 100;
    Integer i2 = 100;
    Integer i3 = 200;
    Integer i4 = 200;     
    System.out.println(i1==i2);
    System.out.println(i3==i4);
  }
}

也許有些朋友會(huì)說都會(huì)輸出false，或者也有朋友會(huì)說都會(huì)輸出true。但是事實(shí)上輸出結(jié)果是：

true
false

為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果？輸出結(jié)果表明i1和i2指向的是同一個(gè)對(duì)象，而i3和i4指向的是不同的對(duì)象。此時(shí)只需一看源碼便知究竟，下面這段代碼是Integer的valueOf方法的具體實(shí)現(xiàn)：

public static Integer valueOf(int i) {
    if(i >= -128 && i <= IntegerCache.high)
      return IntegerCache.cache[i + 128];
    else
      return new Integer(i);
  }

而其中IntegerCache類的實(shí)現(xiàn)為：

private static class IntegerCache {
    static final int high;
    static final Integer cache[];

    static {
      final int low = -128;

      // high value may be configured by property
      int h = 127;
      if (integerCacheHighPropValue != null) {
        // Use Long.decode here to avoid invoking methods that
        // require Integer's autoboxing cache to be initialized
        int i = Long.decode(integerCacheHighPropValue).intValue();
        i = Math.max(i, 127);
        // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
        h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - -low);
      }
      high = h;

      cache = new Integer[(high - low) + 1];
      int j = low;
      for(int k = 0; k < cache.length; k++)
        cache[k] = new Integer(j++);
    }

    private IntegerCache() {}
  }

從這2段代碼可以看出，在通過valueOf方法創(chuàng)建Integer對(duì)象的時(shí)候，如果數(shù)值在[-128,127]之間，便返回指向IntegerCache.cache中已經(jīng)存在的對(duì)象的引用；否則創(chuàng)建一個(gè)新的Integer對(duì)象。

上面的代碼中i1和i2的數(shù)值為100，因此會(huì)直接從cache中取已經(jīng)存在的對(duì)象，所以i1和i2指向的是同一個(gè)對(duì)象，而i3和i4則是分別指向不同的對(duì)象。

2.下面這段代碼的輸出結(jié)果是什么？

public class Main {
  public static void main(String[] args) {     
    Double i1 = 100.0;
    Double i2 = 100.0;
    Double i3 = 200.0;
    Double i4 = 200.0;    
    System.out.println(i1==i2);
    System.out.println(i3==i4);
  }
}

也許有的朋友會(huì)認(rèn)為跟上面一道題目的輸出結(jié)果相同，但是事實(shí)上卻不是。實(shí)際輸出結(jié)果為：

false
false

至于具體為什么，讀者可以去查看Double類的valueOf的實(shí)現(xiàn)。

在這里只解釋一下為什么Double類的valueOf方法會(huì)采用與Integer類的valueOf方法不同的實(shí)現(xiàn)。很簡單：在某個(gè)范圍內(nèi)的整型數(shù)值的個(gè)數(shù)是有限的，而浮點(diǎn)數(shù)卻不是。

注意，Integer、Short、Byte、Character、Long這幾個(gè)類的valueOf方法的實(shí)現(xiàn)是類似的。

Double、Float的valueOf方法的實(shí)現(xiàn)是類似的。

3.下面這段代碼輸出結(jié)果是什么：

public class Main {
  public static void main(String[] args) {     
    Boolean i1 = false;
    Boolean i2 = false;
    Boolean i3 = true;
    Boolean i4 = true;    
    System.out.println(i1==i2);
    System.out.println(i3==i4);
  }
}

輸出結(jié)果是：

true
true

至于為什么是這個(gè)結(jié)果，同樣地，看了Boolean類的源碼也會(huì)一目了然。下面是Boolean的valueOf方法的具體實(shí)現(xiàn)：

public static Boolean valueOf(boolean b) {
    return (b ? TRUE : FALSE);
  }

而其中的 TRUE 和FALSE又是什么呢？在Boolean中定義了2個(gè)靜態(tài)成員屬性：

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);

至此，大家應(yīng)該明白了為何上面輸出的結(jié)果都是true了。

4.談?wù)処nteger i = new Integer(xxx)和Integer i =xxx;這兩種方式的區(qū)別。

當(dāng)然，這個(gè)題目屬于比較寬泛類型的。但是要點(diǎn)一定要答上，我總結(jié)一下主要有以下這兩點(diǎn)區(qū)別：

1）第一種方式不會(huì)觸發(fā)自動(dòng)裝箱的過程；而第二種方式會(huì)觸發(fā)；

2）在執(zhí)行效率和資源占用上的區(qū)別。第二種方式的執(zhí)行效率和資源占用在一般性情況下要優(yōu)于第一種情況（注意這并不是絕對(duì)的）。

5.下面程序的輸出結(jié)果是什么？

public class Main {
  public static void main(String[] args) {     
    Integer a = 1;
    Integer b = 2;
    Integer c = 3;
    Integer d = 3;
    Integer e = 321;
    Integer f = 321;
    Long g = 3L;
    Long h = 2L;
     
    System.out.println(c==d);
    System.out.println(e==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(a+b));
    System.out.println(g.equals(a+h));
  }
}

先別看輸出結(jié)果，讀者自己想一下這段代碼的輸出結(jié)果是什么。這里面需要注意的是：當(dāng) "=="運(yùn)算符的兩個(gè)操作數(shù)都是 包裝器類型的引用，則是比較指向的是否是同一個(gè)對(duì)象，而如果其中有一個(gè)操作數(shù)是表達(dá)式（即包含算術(shù)運(yùn)算）則比較的是數(shù)值（即會(huì)觸發(fā)自動(dòng)拆箱的過程）。

另外，對(duì)于包裝器類型，equals方法并不會(huì)進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換。明白了這2點(diǎn)之后，上面的輸出結(jié)果便一目了然：

true
false
true
true
true
false
true

第一個(gè)和第二個(gè)輸出結(jié)果沒有什么疑問。第三句由于 a+b包含了算術(shù)運(yùn)算，因此會(huì)觸發(fā)自動(dòng)拆箱過程（會(huì)調(diào)用intValue方法），因此它們比較的是數(shù)值是否相等。

而對(duì)于c.equals(a+b)會(huì)先觸發(fā)自動(dòng)拆箱過程，再觸發(fā)自動(dòng)裝箱過程，也就是說a+b，會(huì)先各自調(diào)用intValue方法，得到了加法運(yùn)算后的數(shù)值之后，便調(diào)用Integer.valueOf方法，再進(jìn)行equals比較。同理對(duì)于后面的也是這樣，不過要注意倒數(shù)第二個(gè)和最后一個(gè)輸出的結(jié)果（如果數(shù)值是int類型的，裝箱過程調(diào)用的是Integer.valueOf；如果是long類型的，裝箱調(diào)用的Long.valueOf方法）。

如果對(duì)上面的具體執(zhí)行過程有疑問，可以嘗試獲取反編譯的字節(jié)碼內(nèi)容進(jìn)行查看。

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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