自动装箱与自动拆箱

本文探讨Java中的自动装箱与拆箱机制,涉及基本类型到包装类型的转换,泛型与类型擦除如何影响ArrayList操作,以及编译器如何确保类型安全。

自动装箱与自动拆箱

Java 语言拥有 8 个基本类型,每个基本类型都有对应的包装(wrapper)类型。

之所以需要包装类型,是因为许多 Java 核心类库的 API 都是面向对象的。举个例子,Java 核心类库中的容器类,就只支持引用类型。

自动装箱

对于基本类型的数值来说,我们需要先将其转换为对应的包装类,再存入容器之中。在 Java 程序中,这个转换可以是显式,也可以是隐式的,后者正是 Java 中的自动装箱。

public int foo() {

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

  list.add(0);

  int result = list.get(0);

  return result;

}

我构造了一个 Integer 类型的 ArrayList,并且向其中添加一个 int 值 0。然后,我会获取该 ArrayList 的第 0 个元素,并作为 int 值返回给调用者。当向泛型参数为 Integer 的 ArrayList 添加 int 值时,便需要用到自动装箱了。调用了 Integer.valueOf 方法,将 int 类型的值转换为 Integer 类型,再存储至容器类中。

当从泛型参数为 Integer 的 ArrayList 取出元素时,我们得到的实际上也是 Integer 对象。如果应用程序期待的是一个 int 值,那么就会发生自动拆箱。

 

泛型与类型擦除

往 ArrayList 中添加元素的 add 方法,所接受的参数类型是 Object;而从 ArrayList 中获取元素的 get 方法,其返回类型同样也是 Object。

前者还好,但是对于后者,在字节码中我们需要进行向下转换,将所返回的 Object 强制转换为 Integer,方能进行接下来的自动拆箱。

 

Java 程序里的泛型信息,在 Java 虚拟机里全部都丢失了。这么做主要是为了兼容引入泛型之前的代码。

 

当然,并不是每一个泛型参数被擦除类型后都会变成 Object 类。对于限定了继承类的泛型参数,经过类型擦除后,所有的泛型参数都将变成所限定的继承类。也就是说,Java 编译器将选取该泛型所能指代的所有类中层次最高的那个,作为替换泛型的类。

class GenericTest<T extends Number> {

  T foo(T t) {

    return t;

  }

}

例如上面,foo 方法的方法描述符所接收参数的类型以及返回类型都为 Number。方法描述符是 Java 虚拟机识别方法调用的目标方法的关键。

 

泛型作用之一:Java 编译器可以根据泛型参数判断程序中的语法是否正确。尽管经过类型擦除后,ArrayList.add 方法所接收的参数是 Object 类型,但是往泛型参数为 Integer 类型的 ArrayList 中添加字符串对象,Java 编译器是会报错的。

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