Java包裝類型的詳細(xì)介紹

本篇內(nèi)容主要講解“Java包裝類型的詳細(xì)介紹”，感興趣的朋友不妨來(lái)看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來(lái)帶大家學(xué)習(xí)“Java包裝類型的詳細(xì)介紹”吧!

目錄

• 一、預(yù)備知識(shí)

• 1.1 Java內(nèi)存管理

• 1.2 基本數(shù)據(jù)類型的包裝類

• 1.3 包裝類的構(gòu)造方法

• 1.4 包裝類的優(yōu)缺點(diǎn)

• 1.5 包裝類易錯(cuò)點(diǎn)

• 二、自動(dòng)拆/裝箱

• 三、整形池

• 四、優(yōu)先選擇基本數(shù)據(jù)類型

一、預(yù)備知識(shí)

1、Java把內(nèi)存劃分成兩種：一種是棧內(nèi)存，另一種是堆內(nèi)存。

2、int是基本類型，直接存數(shù)值；而 Integer是類，產(chǎn)生對(duì)象時(shí)用一個(gè)引用指向這個(gè)對(duì)象。

3、包裝器（wrapper）——這是《JAVA核心技術(shù)》一書中對(duì)Integer這類對(duì)象的稱呼。

4、包裝器位于java.lang包中。

5、包裝類是引用傳遞而基本類型是值傳遞（下面的內(nèi)存管理給予解釋）

6、基本類型的變量和對(duì)象的引用變量都是在函數(shù)的棧內(nèi)存中分配 ，而實(shí)際的對(duì)象是在存儲(chǔ)堆內(nèi)存中

int i = 5;//直接在棧中分配空間
Integer i = new Integr(5);//對(duì)象是在堆內(nèi)存中,而i(引用變量)是在棧內(nèi)存中

1.1 Java內(nèi)存管理

在函數(shù)中定義的一些基本類型的變量和對(duì)象的引用變量都是在函數(shù)的棧內(nèi)存中分配。當(dāng)在一段代碼塊中定義一個(gè)變量時(shí)，Java就在棧中為這個(gè)變量分配內(nèi)存空間，當(dāng)超過(guò)變量的作用域后，Java會(huì)自動(dòng)釋放掉為該變量分配的內(nèi)存空間，該內(nèi)存空間可以立刻被另作他用。

堆內(nèi)存用于存放由new創(chuàng)建的對(duì)象和數(shù)組。在堆中分配的內(nèi)存，由Java虛擬機(jī)自動(dòng)垃圾回收器來(lái)管理。在堆中產(chǎn)生了一個(gè)數(shù)組或者對(duì)象后，還可以在棧中定義一個(gè)特殊的變量，這個(gè)變量的取值等于數(shù)組或者對(duì)象在堆內(nèi)存中的首地址，在棧中的這個(gè)特殊的變量就變成了數(shù)組或者對(duì)象的引用變量，以后就可以在程序中使用棧內(nèi)存中的引用變量來(lái)訪問(wèn)堆中的數(shù)組或者對(duì)象，引用變量相當(dāng)于為數(shù)組或者對(duì)象起的一個(gè)別名，或者代號(hào)。

引用變量是普通變量，定義時(shí)在棧中分配內(nèi)存，引用變量在程序運(yùn)行到作用域外釋放。而數(shù)組&對(duì)象本身在堆中分配，即使程序運(yùn)行到使用new產(chǎn)生數(shù)組和對(duì)象的語(yǔ)句所在地代碼塊之外，數(shù)組和對(duì)象本身占用的堆內(nèi)存也不會(huì)被釋放，數(shù)組和對(duì)象在沒(méi)有引用變量指向它的時(shí)候，才變成垃圾，不能再被使用，但是仍然占著內(nèi)存，在隨后的一個(gè)不確定的時(shí)間被垃圾回收器釋放掉。這也就是Java比較占內(nèi)存的主要原因，實(shí)際上棧中的變量指向堆內(nèi)存中的變量，這就是 Java 中的指針!

1.2 基本數(shù)據(jù)類型的包裝類

1.3 包裝類的構(gòu)造方法

1、所有包裝類都可將與之對(duì)應(yīng)的基本數(shù)據(jù)類型作為參數(shù)，來(lái)構(gòu)造它們的實(shí)例

2、除Character類外，其他包裝類可將一個(gè)字符串作為參數(shù)構(gòu)造它們的實(shí)例

注意事項(xiàng)：

• Boolean類構(gòu)造方法參數(shù)為String類型時(shí)，若該字符串內(nèi)容為true(不考慮大小寫)，則該Boolean對(duì)象表示true，否則表示false。

• 當(dāng)Number包裝類構(gòu)造方法參數(shù)為String類型時(shí)，字符串不能為null，且該字符串必須可解析為相應(yīng)的基本數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)，否則編譯通過(guò)，運(yùn)行時(shí)報(bào)NumberFormatException異常。

1.4 包裝類的優(yōu)缺點(diǎn)

包裝類優(yōu)點(diǎn)：

1、提供了一系列實(shí)用的方法

2、集合不允許存放基本數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)，存放數(shù)字時(shí)，要用包裝類型

包裝類缺點(diǎn)：

• 由于每個(gè)值分別包裝在對(duì)象中，所以ArrayList<Integer>的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于int[]數(shù)組。（應(yīng)該用其構(gòu)造小型集合，其原因是程序員操作的方便性要比執(zhí)行效率更加重要）

1.5 包裝類易錯(cuò)點(diǎn)

• 對(duì)象包裝器類是不可變的，即一旦構(gòu)造了包裝器，就不允許更改包裝在其中的值。

• 對(duì)象包裝器類是不可變的，因此不能定義他們的子類。

Integer i = new Integer(20);
i = 50;
System.out.println(i); // 50

疑問(wèn)：為什么變了，前面說(shuō)是不可變的咋變了，前后不是矛盾嗎？

想想前面介紹的Java內(nèi)存管理方式，也許你已經(jīng)明白了，如果還不明白就看看我的解釋：

Integer i 中的 i 只是棧中指向?qū)ο蟮囊粋€(gè)引用，后來(lái) i = 50 又將i指向了50(此處運(yùn)用到了自動(dòng)裝箱技術(shù))，這就是變化的原因，但是原來(lái)堆中創(chuàng)建的對(duì)象還是不變的。

除了包裝器類型：Integer、Long、Short、Byte、Character、Boolean、Float和Double之外，還有BigInteger（java.math包）實(shí)例是不可變的，String、BigDecimal也是如此，不能修改它的值。不能修改現(xiàn)有實(shí)例的值，對(duì)這些類型的操作將返回新的實(shí)例。起先，不可變類型看起來(lái)可能很不自然，但是它具有很多勝過(guò)與其向?qū)?yīng)的可變類型的優(yōu)勢(shì)。不可變類型更容易設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和使用；它出錯(cuò)的可能性更小，并且更加安全

為了在一個(gè)包含對(duì)不可變對(duì)象引用的變量上執(zhí)行計(jì)算，需要將計(jì)算的結(jié)果賦值給該變量。如下面的示例：

BigInteger fiveThousand = new BigInteger("5000");
BigInteger fiftyThousand = new BigInteger("50000");
BigInteger fiveHundredThousand = new BigInteger("500000");
BigInteger total = BigInteger.ZERO;
total = total.add(fiveThousand);
total = total.add(fiftyThousand);
total = total.add(fiveHundredThousand);
System.out.println(total);

二、自動(dòng)拆/裝箱

基本數(shù)據(jù)(Primitive)類型的自動(dòng)裝箱(autoboxing)、拆箱(unboxing)是自J2SE 5.0開始提供的功能。

Java語(yǔ)言規(guī)范中說(shuō)道：在許多情況下包裝與解包裝是由編譯器自行完成的（在這種情況下包裝稱為裝箱，解包裝稱為拆箱）。

//聲明一個(gè)Integer對(duì)象
Integer num = 10;
/*以上的聲明就是用到了自動(dòng)的裝箱,解析為:
Integer num = new Integer(10);
以上就是一個(gè)很好的體現(xiàn)，因?yàn)?0是屬于基本數(shù)據(jù)類型的，原則上它是不能直接賦值給一個(gè)對(duì)象Integer的，但jdk1.5后你就可以進(jìn)行這樣的聲明，這就是自動(dòng)裝箱的魅力,自動(dòng)將基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的封裝類型。成為一個(gè)對(duì)象以后就可以調(diào)用對(duì)象所聲明的所有的方法
自動(dòng)拆箱：故名思議就是將對(duì)象重新轉(zhuǎn)化為基本數(shù)據(jù)類型：*/
 
//裝箱
Integer num_1 = 10;
//拆箱
int num_2 = num_1;
/*自動(dòng)拆箱有個(gè)很典型的用法就是在進(jìn)行運(yùn)算的時(shí)候：因?yàn)閷?duì)象時(shí)不能直接進(jìn)行運(yùn)算的，而是要轉(zhuǎn)化為基本數(shù)據(jù)類型后才能進(jìn)行加減乘除*/
 
Integer num_3 = 10;
//進(jìn)行計(jì)算時(shí)隱含的有自動(dòng)拆箱
System.out.print(num_3--);
/*哈哈 應(yīng)該感覺(jué)很簡(jiǎn)單吧，下面我再來(lái)講點(diǎn)稍微難點(diǎn)的.*/
 
//在-128~127 之外的數(shù)
Integer num_4 = 297; Integer num_5 = 297;
System.out.println("num_4==num_5: "+(num_4==num_5));
// 在-128~127 之內(nèi)的數(shù)
Integer num_6 = 97; Integer num_7 = 97;
System.out.println("num_6==num_7: "+(num_6==num_7));
/*打印的結(jié)果是：
    num_4==num_5: false 
    num_6==num_7: true 
*/
//此處的解釋在下方

注意事項(xiàng)：

1、裝箱和拆箱是編譯器認(rèn)可的，而不是虛擬機(jī)。編譯器在生成類的字節(jié)碼時(shí)，插入必要的方法調(diào)用。虛擬機(jī)只是執(zhí)行字節(jié)碼。

2、包裝對(duì)象和拆箱對(duì)象可以自由轉(zhuǎn)換，但是要剔除NULL值，因?yàn)閚ull值并不能轉(zhuǎn)化為基本類型。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Ceshi {
    // 計(jì)算list中所有元素之和
    public static int f(List<Integer> list) {
        int count = 0;
        for (int i : list) {
            count += i;
        }
        return count;
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(null);
        System.out.println(f(list));
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

運(yùn)行失敗，報(bào)空指針異常，我們稍稍思考一下很快就知道原因了：在程序的for循環(huán)中，隱含了一個(gè)拆箱過(guò)程，再此過(guò)程中包裝類型轉(zhuǎn)換為了基本類型。我們知道拆箱過(guò)程是通過(guò)調(diào)用包裝對(duì)象的intValue方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由于包裝對(duì)象是null值，訪問(wèn)其intValue方法報(bào)空指針異常也就在所難免了。問(wèn)題找到了，那就解決。（即加入null值檢查即可）

// 計(jì)算list中所有元素之和
public static int f(List<Integer> list) {
    int count = 0;
    for (Integer i : list) {
        count += (null != i) ? i : 0;
    }
    return count;
}

針對(duì)此類問(wèn)題：謹(jǐn)記包裝類型參與運(yùn)算時(shí)，要做null值校驗(yàn)。

三、整形池

@SuppressWarnings("resource")
Scanner input = new Scanner(System.in);
while (input.hasNextInt()) {
    int i = input.nextInt();
    System.out.println("\n*********" + i + "的相等判斷**********");
    // 兩個(gè)通過(guò)new產(chǎn)生的integer對(duì)象
    Integer temp1 = new Integer(i);
    Integer temp2 = new Integer(i);
    System.out.println("new產(chǎn)生的對(duì)象：" + (temp1 == temp2));
 
    // 基本類型轉(zhuǎn)為包裝類型后比較
    temp1 = i;
    temp2 = i;
    System.out.println("基本類型轉(zhuǎn)換的對(duì)象：" + (temp1 == temp2));
 
    // 通過(guò)靜態(tài)方法生成一個(gè)實(shí)例
    temp1 = Integer.valueOf(i);
    temp2 = Integer.valueOf(i);
    System.out.println("valueOf產(chǎn)生的對(duì)象：" + (temp1 == temp2));
}

運(yùn)行結(jié)果：

127 128 258

*********127的相等判斷**********
new產(chǎn)生的對(duì)象：false
基本類型轉(zhuǎn)換的對(duì)象：true
valueOf產(chǎn)生的對(duì)象：true
*********128的相等判斷**********
new產(chǎn)生的對(duì)象：false
基本類型轉(zhuǎn)換的對(duì)象：false
valueOf產(chǎn)生的對(duì)象：false
*********258的相等判斷**********
new產(chǎn)生的對(duì)象：false
基本類型轉(zhuǎn)換的對(duì)象：false
valueOf產(chǎn)生的對(duì)象：false

很不可思議，數(shù)字127的比較結(jié)果與另外兩個(gè)竟然不一樣，原因在哪里？

• new產(chǎn)生的Integer對(duì)象：new聲明的就是要生成一個(gè)新的對(duì)象，因?yàn)槭莾蓚€(gè)對(duì)象，地址肯定不一樣，所以比較結(jié)果為false毫無(wú)疑問(wèn)。

• 裝箱生成的對(duì)象：首先說(shuō)明一點(diǎn)，自動(dòng)裝箱的動(dòng)作是通過(guò)valueOf方法實(shí)現(xiàn)的，也就是說(shuō)后兩個(gè)算法是相同的，所以他們的結(jié)果一樣，產(chǎn)生上面現(xiàn)象的原因是什么呢？

我們來(lái)看一下valueOf的源代碼：

/***
 * Cache to support the object identity semantics of autoboxing for values
 * between*-128 and 127(inclusive)as required by JLS.**The cache is initialized
 * on first usage.The size of the cache*may be controlled by the{
 * 
 * @code -XX:AutoBoxCacheMax=<size>}option.*During VM
 *       initialization,java.lang.Integer.IntegerCache.high property*may be set
 *       and saved in the private system properties in the*sun.misc.VM class.
 */
 
private static class IntegerCache {
	static final int low = -128;
	static final int high;
	static final Integer cache[];
 
	static {
// high value may be configured by property
		int h = 127;
		String integerCacheHighPropValue = sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
		if (integerCacheHighPropValue != null) {
			try {
				int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
				i = Math.max(i, 127);
// Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
				h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) - 1);
			} catch (NumberFormatException nfe) {
// If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
			}
		}
		high = h;
 
		cache = new Integer[(high - low) + 1];
		int j = low;
		for (int k = 0; k < cache.length; k++)
			cache[k] = new Integer(j++);
 
// range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
		assert IntegerCache.high >= 127;
	}
 
	private IntegerCache() {
	}
 
}
 
/**
* Returns an {@code Integer} instance representing the specified
* {@code int} value. If a new {@code Integer} instance is not
* required, this method should generally be used in preference to
* the constructor {@link #Integer(int)}, as this method is likely
* to yield significantly better space and time performance by
* caching frequently requested values.
*
* This method will always cache values in the range -128 to 127,
* inclusive, and may cache other values outside of this range.
*
* @param i an {@code int} value.
* @return an {@code Integer} instance representing {@code i}.
* @since 1.5
*/
public static Integer valueOf(int i) {
	if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
		return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
	return new Integer(i);
}

如果不是-128到127之間的 int 類型轉(zhuǎn)換為 Integer 對(duì)象，則直接返回一個(gè)新的對(duì)象。否則直接從cache數(shù)組中獲得。

cache是IntegerCache內(nèi)部類的一個(gè)靜態(tài)數(shù)組，容納的是-128到127之間的Integer對(duì)象。通過(guò)valueOf產(chǎn)生包裝對(duì)象時(shí)，如果int參數(shù)在-128到127之間，則直接從整型池中獲得對(duì)象，不在該范圍的int類型則通過(guò)new生成包裝對(duì)象。

這就是整形池，其存在不僅提高了系統(tǒng)性能，同時(shí)節(jié)約了內(nèi)存空間。

所以在聲明包裝對(duì)象的時(shí)候使用valueOf生成，而不是通過(guò)構(gòu)造函數(shù)來(lái)生成的原因，在判斷對(duì)象是否相等的時(shí)候，最好是用equals方法，避免使用==產(chǎn)生非預(yù)期結(jié)果。

注意：通過(guò)包裝類的valueOf生成包裝實(shí)例可以顯著提高空間和時(shí)間性能。

四、優(yōu)先選擇基本數(shù)據(jù)類型

包裝類型是一個(gè)類，它提供了諸如構(gòu)造方法、類型轉(zhuǎn)換、比較等非常實(shí)用的功能，而且自動(dòng)裝箱（拆箱）更是如虎添翼，但是無(wú)論是從安全性、性能方面來(lái)說(shuō)，還是從穩(wěn)定性方面來(lái)說(shuō)，基本類型是首選方案。

public class Ceshi {
    public static void main(String[] args) {
        Ceshi temp=new Ceshi();
        int a=500;
        //分別傳遞int類型和Integer類型
        temp.f(a);
        temp.f(Integer.valueOf(a));
    }
    public void f(long i){
        System.out.println("基本類型參數(shù)的方法被調(diào)用");
    }
    public void f(Long i){
        System.out.println("包裝類型參數(shù)的方法被調(diào)用");
    }
}

上面程序的運(yùn)行結(jié)果是：

基本類型參數(shù)的方法被調(diào)用
基本類型參數(shù)的方法被調(diào)用

很詫異是吧！感覺(jué)應(yīng)該輸出不一樣的，第一個(gè)輸出毫無(wú)疑問(wèn)，系統(tǒng)進(jìn)行了自動(dòng)的類型轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換只能往高提升。第二個(gè)為什么沒(méi)有調(diào)用包裝類參數(shù)的函數(shù)呢？

原因是自動(dòng)裝箱有一個(gè)重要的原則：基本類型可以先加寬，再轉(zhuǎn)成寬類型的包裝類型，但不能直接轉(zhuǎn)變成寬類型的包裝類型。換句話說(shuō)int可以加寬轉(zhuǎn)變成long，然后在轉(zhuǎn)變成Long對(duì)象，但不能直接轉(zhuǎn)變成包裝類型，注意這里指的都是自動(dòng)轉(zhuǎn)換，不是通過(guò)構(gòu)造函數(shù)生成。

temp.f(Integer.valueOf(a));

這段代碼的執(zhí)行過(guò)程為

1、a 通過(guò)valueOf方法包裝成一個(gè)Integer對(duì)象。

2、由于沒(méi)有f(Integer i)方法，編譯器“聰明”地把 Integer 對(duì)象又轉(zhuǎn)換成 int。

3、int 自動(dòng)拓寬為 long，編譯結(jié)束。

注意：基本數(shù)據(jù)類型優(yōu)先考慮。

public class Ceshi {
    public static void main(String[] args) {
        Ceshi temp=new Ceshi();
        int a=500;
        //分別傳遞int類型和Long類型
        temp.f(a);
        temp.f(Long.valueOf(a));
    }
    public void f(long i){
        System.out.println("基本類型參數(shù)的方法被調(diào)用");
    }
    public void f(Long i){
        System.out.println("包裝類型參數(shù)的方法被調(diào)用");
    }
}

這段程序的輸出結(jié)果為：

基本類型參數(shù)的方法被調(diào)用
包裝類型參數(shù)的方法被調(diào)用

到此，相信大家對(duì)“Java包裝類型的詳細(xì)介紹”有了更深的了解，不妨來(lái)實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！