Java 包装类是什么

本文深入探讨Java中的包装类,包括其目的、如何实现基本数据类型与对象之间的转换、自动装箱时的内存复用机制、编码规约以及字符串与基本数据类型间的转换。

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 java中的数据类型int,double等不是对象,无法通过向上转型获取到Object提供的方法,而像String却可以,只因为String是一个对象而不是一个类型。基本数据类型由于这样的特性,导致无法参与转型,泛型,反射等过程。为了弥补这个缺陷,java提供了包装类。

 包装类顾名思义就是将基本的数据类型以及一些辅助方法包装到类中,例如自己实现一个int的包装类:

class IntDemo {
    private int num;
    public IntDemo(int num) {
        this.num = num;
    }
    public int intValue() {
        return this.num;
    }
}

1. Java提供的包装类

 虽然上面的IntDemo类能实现一些辅助功能,而且可以支持泛型反射等功能,但是如果如果每次使用都自己封装这么一个类的话,就太繁琐了。所以,java为我们提供了基本数据类型的包装类,这些包装类分为两类,一种是对象型包装类,不继承任何其他类(Object的直接子类),另一种是数值型包装类,继承于Number类。

 对象型(Object 的直接子类)包装类:

// boolean的包装类
public final class Boolean implements java.io.Serializable,
                                      Comparable<Boolean>

// char的包装类
public final
class Character implements java.io.Serializable, Comparable<Character>

 数值型(继承了Number类)包装类:

// byte的包装类
public final class Byte extends Number implements Comparable<Byte>

// short的包装类
public final class Short extends Number implements Comparable<Short> 

// int的包装类
public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer>

// long的包装类
public final class Long extends Number implements Comparable<Long> 

// float的包装类
public final class Float extends Number implements Comparable<Float> 

// double的包装类
public final class Double extends Number implements Comparable<Double> 

 Boolean和Character两个类就是正常的属性方法封装,但是数值型的包装类继承了一个Number类。

public abstract class Number implements java.io.Serializable

其中定义的方法如下:

Number类的方法

 其实Number中定义的方法就是用于拆箱装箱的。

2. 拆箱与装箱

 装箱:

  将基本数据类型封装为包装类对象,利用每一个包装类提供的构造方法实现装箱操作。

 拆箱:

  将包装类中包装的基本数据类型数据取出。

// 装箱
Integer integer1 = new Integer(1);
// 拆箱
int integer2 = integer1.intValue(); 

 JDK1.5之后提供自动拆装箱。

// 自动装箱
Integer integer1 = 1;
// 自动拆箱
int integer2 = integer1; 

3. 自动装箱的内存复用

 自动装箱时,对于Integer var = ?,如果var指向的对象在-128 至 127 范围内的赋值时,生成的Integer实例化对象是由 IntegerCache.cache() 方法产生,它会复用已有对象。和String的共享池操作是一个道理,cache()方法会将位于-128~127范围内产生的Integer对象入池,下次使用的时候,从池中拿去,就不会在创建了。

 所以,在这个数值区间内的 Integer对象的栈指向(属性名) 可以直接使用==进行判断,因为值相同,指向的就是同一片区域。但是这个区间之外的所有数据,自动装箱都会在堆上产生实例化,并不再复用已有对象,这是一个大坑,为了避免这个问题,推荐使用 equals 方法进行Integer的判断。

 对于所有数值型的包装类来说,都会涉及到上面这种问题,一定要多加注意。

 而对于手动装箱,即采用new进行包装类创建时,不会发生内存复用,因为new关键字每次使用,都会开辟新的空间,这和String采用构造方法创建字符串不入池相对应。

4. 包装类编码规约

 所有的相同类型的包装类对象之间值的比较,全部使用equals()方法。

 所有的POJO(简单Java类,只包含基本属性,有参构造,get/set)类属性必须使用包装类数据类型,类属性即static属性。

 RPC(远程方法调用)方法返回值和参数必须使用包装数据类型。

 推荐所有的局部变量使用基本数据类型。

5. 包装类对字符串与基本数据类型转换的支持

 实际工程中,各种数据的接收是通常是通过字符串完成的,所以要掌握包装类对字符串转换的方法。

// String->int
public static int parselnt(String s)throws NumberFormatException;

// String->double 
public static double parseDouble(String)throws NumberFormatException;

// String->Boolean 
public static boolean parseBoolean(String s)

 字符串转数值类型时字符串只能包含数字,否则会抛出 NumberFormatException 异常,这是一个非受查异常。

 但是字符串转Boolean是个特例,parseBoolean()方法会将”true”转为true,而将非”true”的字符串转为false。

<think>嗯,用户想了解Java中的包装定义和使用场景。首先,我需要回忆一下Java的基础知识,包装应该和基本数据类型有关。记得Java有int、char这样的基本型,而包装比如Integer、Character就是它们的对象形式。 根据用户提供的引用,引用[1]提到包装的定义方式,比如Integer i1 = new Integer(100),不过现在可能不推荐用构造方法了,应该用valueOf或者自动装箱。引用[2]对比了基本型和包装的区别,使用场景可能需要考虑集合、泛型这些必须用对象的地方。引用[3]提到自动装箱拆箱,以及和String之间的转换,还有可能出现的异常。 用户的问题包括定义和使用场景,我需要分点回答。定义部分要说明包装是什么,对应哪些基本型,以及它们的作用。使用场景可能包括集合存储、泛型、允许null值、反射API等。同时,需要注意自动装箱拆箱的机制,以及可能的性能问题,比如频繁拆箱装箱影响效率,或者空指针异常的风险。 另外,用户提供的引用中有一些例子,比如Integer i2 = 100,这属于自动装箱,应该是在JDK5之后的新特性。还要提到包装的方法,比如parseInt,valueOf这些转换方法。可能还需要比较基本型和包装内存使用上的不同,基本型在栈上,包装对象在堆上,可能涉及缓存机制,比如Integer的-128到127的缓存。 使用场景方面,除了集合和泛型,还有像数据库操作时,字段可能为null,这时候用包装更合适。或者在方法参数需要对象时,必须使用包装。但要注意性能敏感的地方还是用基本型更好,避免不必要的对象创建。 可能还需要提到注意事项,比如比较两个包装对象时要用equals而不是==,因为==比较的是对象地址,除非在缓存范围内。还有拆箱时的空指针异常,比如Integer为null时拆箱会抛出异常。 总结下来,回答的结构应该是先定义,再使用场景,然后注意事项,最后相关问题。需要确保LaTeX格式正确,比如变量用$符号包裹,独立公式用$$。同时,引用用户提供的三个引用资料,在适当的位置标注引用标识。</think>### Java包装定义使用场景解析 #### 一、包装定义 包装(Wrapper Class)是Java为8种基本数据类型提供的对象表示形式,其核心目的是**将基本型数据封装为对象**,以满足面向对象编程或特定场景需求。基本包装对应关系如下: - $int \rightarrow \texttt{Integer}$ - $char \rightarrow \texttt{Character}$ - $double \rightarrow \texttt{Double}$ - 其他:$byte, short, long, float, boolean$ 对应 $Byte, Short, Long, Float, Boolean$ 定义方式示例: ```java Integer num = 100; // 自动装箱(JDK5+) Double d = Double.valueOf(3.14); // 显式装箱[^3] ``` #### 二、使用场景 1. **集合泛型** Java集合框架(如$ArrayList$)和泛型仅支持对象型。例如: ```java List<Integer> list = new ArrayList<>(); // 必须使用包装 list.add(10); // 自动装箱为Integer[^2] ``` 2. **允许空值(Null)** 当数据可能缺失时,包装可表示$null$,而基本型无法实现: ```java Integer salary = null; // 合法 int age = null; // 编译错误 ``` 3. **反射API对象操作** 反射机制操作字段或方法时,若涉及基本型参数,需通过包装处理。 4. **数据库交互** 数据库查询结果可能为$NULL$,使用包装可避免数据转换异常。 5. **功能性方法支持** 包装提供转换、进制转换等方法: ```java String s = "123"; int n = Integer.parseInt(s); // 字符串转int ``` #### 三、注意事项 1. **自动装箱/拆箱性能** 频繁操作可能导致额外对象创建(如循环内),影响性能: ```java for (Integer i = 0; i < 10000; i++) { ... } // 每次循环触发拆箱装箱[^3] ``` 2. **对象比较问题** 使用$==$比较包装对象时,仅在缓存范围内(如$\texttt{Integer}$的$-128$到$127$)有效: ```java Integer a = 100, b = 100; System.out.println(a == b); // true(缓存对象) Integer c = 200, d = 200; System.out.println(c == d); // false(新对象)[^1] ``` 3. **空指针风险** 拆箱操作前需检查$null$: ```java Integer num = null; int value = num; // 运行时抛出NullPointerException ``` #### 四、最佳实践 - **优先使用基本型**:在性能敏感场景(如科学计算)中减少对象开销 - **明确处理$null$值**:数据库交互或API返回值需判断空值 - **利用缓存机制**:$\texttt{Integer.valueOf()}$比$\texttt{new Integer()}$更高效
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