java-小心使用自动封装

本文深入解析Java中的自動裝箱與拆箱機制,探討其運作原理,並通過實例說明自動裝箱與拆箱在不同情況下的行為差異,特別強調了與null值相關的問題及數值範圍對比時的考量。

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自動裝箱與拆箱是編譯器在編譯時期為您作好一切的事情,是編譯蜜糖(Compiler sugar),這很方便,但在運行階段您還是瞭解Java的語義,例如下面的程式是可以通過編譯的:
Integer i = null;
int j = i;

語法是在編譯時期是合法的,但是在運行時期會有錯誤,因為null表示 i 沒有參考至任何的物件實體,它可以合法的指定給物件參考名稱,但null值對於基本型態 j 的指定是不合法的,上面的寫法在運行時會出現NullPointerException的錯誤。

再來看一個,先看看程式,您以為結果是如何?
Integer i1 = 100;
Integer i2 = 100;

if (i1 == i2)
     System.out.println("i1 == i2");
else
     System.out.println("i1 != i2");


以自動裝箱與拆箱的機制來看,我想您會覺得結果是顯示"i1 == i2",您是對的!那麼下面這個您覺得結果是什麼?
Integer i1 = 200;
Integer i2 = 200;

if (i1 == i2)
     System.out.println("i1 == i2");
else
     System.out.println("i1 != i2");


結果是顯示"i1 != i2",這有些令人訝異,語法完全一樣,只不過改個數值而已,結果卻相反。

其實這與'=='運算子的比較有關,'=='可用來比較兩個基本型態的變數值是否相等,事實上'=='也用於判斷兩個物件變數名稱是否參考至同一個物件。

所以'=='可以比較兩個基本型態的變數值是否相等,也可以判斷兩個物件變數的參考物件是否相同。預設對於值從-128到127之間的值,它們被裝箱為Integer物件後,會存在記憶體之中被重用,所以當值在100,使用'=='進行比較時,i1 與 i2實際上參考至同一個物件。

預設
如果超過了從-128到127之間的值,被裝箱後的Integer物件並不會被重用,即相當於每次都新建一個Integer物件,所以當值在 200,使用'=='進行比較時,i1與i2參考的是不同的物件。

所以不要過份依賴自動裝箱與拆箱,您還是必須知道基本型態與物件的差異,上面的程式最好還是依正規的方式來寫,而不是依賴編譯蜜糖(Compiler sugar),例如當值為200時,必須改寫為以下才是正確的。
Integer i1 = 200;
Integer i2 = 200;

if (i1.equals(i2))
     System.out.println("i1 == i2");
else
     System.out.println("i1 != i2");


結果這次是顯示"i1 == i2"了,使用這樣的寫法,相信您也會比較放心一些,總之一個原則:如果您不確定就不要用。

事實上,當您寫:
Integer i = 100;

編譯器真正會將之轉換為:
Integer i = Integer.valueOf(100);

valueOf()方法會將-128到127的值放到快取之中,以重複使用,這可以查看Integer.java的原始碼得知,如果是JDK5:
public static Integer valueOf(int i) {
    final int offset = 128;
    if (i >= -128 && i <= 127) { // must cache
        return IntegerCache.cache[i + offset];
    }
        return new Integer(i);
}

也就是在-128到127之間所產生的包裹物件,將會放到快取中重複使用,而在JDK6之後,則是這麼寫的:
public static Integer valueOf(int i) {
    if(i >= -128 && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + 128];
    else
        return new Integer(i);
}

IntegerCache.high預設是127,所以預設是
在-128到127之間所產生的包裹物件,將會放到快取中重複使用(可以透過設置屬性java.lang.Integer.IntegerCache.high來設定IntegerCache.high的值)

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