Java中怎么實(shí)現(xiàn)裝箱和拆箱

今天就跟大家聊聊有關(guān)Java中怎么實(shí)現(xiàn)裝箱和拆箱，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，希望大家根據(jù)這篇文章可以有所收獲。

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)類型都提供了對應(yīng)的包裝器類型，至于為什么會為每種基本數(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開始就提供了自動裝箱的特性，如果要生成一個(gè)數(shù)值為10的Integer對象，只需要這樣就可以了：

Integer i = 10;

這個(gè)過程中會自動根據(jù)數(shù)值創(chuàng)建對應(yīng)的 Integer對象，這就是裝箱。

那什么是拆箱呢？顧名思義，跟裝箱對應(yīng)，就是自動將包裝器類型轉(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 自動將基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為包裝器類型；拆箱就是 自動將包裝器類型轉(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)候自動調(diào)用的是Integer的valueOf(int)方法。而在拆箱的時(shí)候自動調(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);
  }
}

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

true
false

為什么會出現(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)對象，而i3和i4指向的是不同的對象。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)存在的對象的引用；否則創(chuàng)建一個(gè)新的Integer對象。

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

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）第一種方式不會觸發(fā)自動裝箱的過程；而第二種方式會觸發(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（即會觸發(fā)自動拆箱的過程）。

另外，對于包裝器類型，equals方法并不會進(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，因此會觸發(fā)自動拆箱過程（會調(diào)用intValue方法），因此它們比較的是數(shù)值是否相等。

而對于c.equals(a+b)會先觸發(fā)自動拆箱過程，再觸發(fā)自動裝箱過程，也就是說a+b，會先各自調(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。

看完上述內(nèi)容，你們對Java中怎么實(shí)現(xiàn)裝箱和拆箱有進(jìn)一步的了解嗎？如果還想了解更多知識或者相關(guān)內(nèi)容，請關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝大家的支持。