浅析Java中的装箱和拆箱

最新推荐文章于 2025-03-13 11:24:00 发布

vihem

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分类专栏：面试 Java 基础学习文章标签： java 面试

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Java中的装箱和拆箱

1. 什么是装箱，拆箱？

装箱：自动将基本数据类型转换为包装器类型（引用类型）。
拆箱：自动将包装器类型（引用类型）转换为基本数据类型。

举个栗子：

Integer in = 111;  //装箱的时候自动调用的是Integer的valueOf(int)方法。
int i = in;  //拆箱的时候自动调用的是Integer的intValue方法。

进行反编译：javap -c .\Main.class （这里使用idea自带的反编译插件）

PS D:\work-idea\java\target\classes\com\ea\day03> javap -c .\Main.class
Compiled from "Main.java"
public class com.ea.day03.Main {
  public com.ea.day03.Main();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: bipush        111
       2: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
       5: astore_1
       6: aload_1
       7: invokevirtual #3                  // Method java/lang/Integer.intValue:()I
      10: istore_2
      11: return
}

从反编译得到的字节码可以看出：
当执行装箱（Integer in = 111;）时，Java会执行Integer.valueOf函数；
拆箱（int i = in;）时，执行Integer.intValue函数。

所以，
装箱的过程：装箱过程是通过包装器的 valueOf 方法实现的;
拆箱的过程：拆箱过程是通过包装器的 xxxValue 方法实现的。（xxx代表对应的基本数据类型：intValue等）

2. 基本数据类型对应的包装器类型（引用类型）

基本数据类型（字节数）	包装器类型（引用类型）
byte(1)	Byte
short(2)	Short
int(4)	Integer
long(8)	Long
float(4)	Float
double(8)	Double
char(2)	Character
boolean	Boolean

3. 常考面试题

3.1 Integer 的 “==” 与 “equals”

判断下面的输出结果（可以自己试一下，答案在此节最后）：

Integer i1 = 100;
Integer i2 = 100;
Integer i3 = 200;
Integer i4 = 200;
System.out.println(i1==i2);
System.out.println(i3==i4);
System.out.println(i1.equals(i2));
System.out.println(i3.equals(i4));

对于“==”，结果是不一样的，分析 Integer的valueOf(int) 源码：

public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer> {
	public static Integer valueOf(int i) {
	    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
	        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
	    return new Integer(i);
	}
	//IntegerCache
	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() {}
    }
    //省略其他
}

从valueOf函数调用的IntegerCache.cache[i+128]可以看出：valueOf方法创建Integer对象的时候，如果数值在[-128,127]之间，便返回指向IntegerCache.cache中已经存在的对象的引用；否则创建一个新的Integer对象。
所以，i1和i2的数值为100，因此会直接从cache中取已经存在的对象，所以i1和i2指向的是同一个对象，而i3和i4则是分别指向不同的对象，所以 i1=i2，i3≠i4。

对于equals：会进行intValue()转换拆箱再判断数值是否相等。

//Integer 源码中的equals函数
private final int value;
public boolean equals(Object obj) {
   if (obj instanceof Integer) {
       return value == ((Integer)obj).intValue();
   }
   return false;
}

上面程序的输出结果为：

true	false	true	true

3.2 Double 的 “==” 与 “equals”

判断下面的输出结果（可以自己试一下，答案在此节最后）：

Double d1 = 100.0;
Double d2 = 100.0;
Double d3 = 200.0;
Double d4 = 200.0;
System.out.println(d1==d2);
System.out.println(d3==d4);
System.out.println(d1.equals(d2));
System.out.println(d3.equals(d4));

Double也是应用到valueOf函数，但是与Integer的有所不同：

public static Double valueOf(double d) {return new Double(d);}

这是为什么呢？因为在某个范围内的整型数值的个数是有限的，而浮点数却不是。
所以，Double引用类型的“==”的结果为false；equals会进行doubleToLongBits()转换再进行数值判断。

Integer、Short、Byte、Character、Long 这几个类的valueOf方法的实现是类似的。
Double、Float 的valueOf方法的实现是类似的。

上面程序的输出结果为：

false	false	true	true

3.3 Boolean 的 “==” 与 “equals”

判断下面的输出结果（可以自己试一下，答案在此节最后）：

Boolean b1 = true;
Boolean b2 = true;
Boolean b3 = false;
Boolean b4 = false;
System.out.println(b1==b2);
System.out.println(b3==b4);
System.out.println(b1.equals(b2));
System.out.println(b3.equals(b4));

查看Boolean的valueOf的源码：

//Boolean的部分源码
public static final Boolean TRUE = new Boolean(true);
public static final Boolean FALSE = new Boolean(false);
public static Boolean valueOf(boolean b) {
    return (b ? TRUE : FALSE);
}

可以看出，在装箱时，已经转换为一个静态的值：new Boolean(true/false);。
所以结果都是true。

3.4 谈谈Integer i = new Integer(xxx)和Integer i =xxx;这两种方式的区别。

Integer i = new Integer(xxx);不会触发装箱的动作，Integer i =xxx;会触发；
一般情况下，Integer i =xxx;的性能会比Integer i = new Integer(xxx);的性能高（但也不是绝对的）。

3.5 算数运算中的 “==” 与 “equals”

见题：

Integer a = 1;
Integer b = 2;
Integer c = 3;
Long m = 3L;
Long n = 2L;
System.out.println(c==(a+b));
System.out.println(c.equals(a+b));
System.out.println(m==(a+b));
System.out.println(m.equals(a+b));
System.out.println(m.equals(a+n));

铭记两点：

当 "=="运算符的两个操作数都是包装器类型的引用，则是比较指向的是否是同一个对象；
而如果其中有一个操作数是表达式（即包含算术运算），则比较的是数值（即会触发自动拆箱的过程）。
对于equals()：先触发自动拆箱过程，再触发自动装箱过程。而且包装器类型的equals方法不会进行类型转换。

所以：


c==(a+b)	包含了算术运算，因此会触发自动拆箱过程（会调用intValue方法），因此它们比较的是数值是否相等。
c.equals(a+b)	先触发自动拆箱过程，再触发自动装箱过程，也就是说a+b，会先各自调用intValue方法，得到了加法运算后的数值之后，便调用Integer.valueOf方法，再进行equals比较（先拆箱为int+int，然后装箱为Integer，然后再equals比较）。
m==(a+b)	a+b返回的是int类型，再与m的值进行比较。
m.equals(a+b)	先拆箱进行运算，变为int+int，计算出的是int类型，装箱时调用的是Integer.valueOf，m为Long，所以返回false。
m.equals(a+n)	先拆箱，变为int+long，计算出的结果为long类型，装箱时调用的是Long.valueOf，m为Long，所以返回true。

结果为：

true	true	true	false	true

4. 坑

Integer in = null;  
int i = in;

上面两个单独没有错，但放在一起会报空指针异常。在执行 intValue 时，参数不可为null，所以，有拆箱操作时一定要特别注意封装类对象是否为null。

5. 总结

装箱操作会创建对象，频繁的装箱操作会消耗许多内存，影响性能，所以可以避免装箱的时候应该尽量避免。
equals(Object o) 因为原equals方法中的参数类型是封装类型，所传入的参数类型（a）是原始数据类型，所以会自动对其装箱，反之，会对其进行拆箱。
当两种不同类型用==比较时，包装器类的需要拆箱，当同种类型用==比较时，会自动拆箱或者装箱。
必须满足两个条件才为true： 1、类型相同；2、内容相同。
当 "=="运算符的两个操作数都是包装器类型的引用，则是比较指向的是否是同一个对象；而如果其中有一个操作数是表达式（即包含算术运算），则比较的是数值（即会触发自动拆箱的过程）。
对于equals()：先触发自动拆箱过程，再触发自动装箱过程。而且包装器类型的equals方法不会进行类型转换。
建议慎用包装类，避免隐式转换，合理使用。注意空指针问题。

若有不正之处，请谅解和批评指正，谢谢~
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