详解Java 自动装箱与拆箱的实现原理
什么是自动装箱和拆箱
自动装箱就是Java自动将原始类型值转换成对应的对象，比如将int的变量转换成Integer对象，这个过程叫做装箱，反之将Integer对象转换成int类型值，这个过程叫做拆箱。因为这里的装箱和拆箱是自动进行的非人为转换，所以就称作为自动装箱和拆箱。原始类型byte,short,char,int,long,float,double和boolean对应的封装类为Byte,Short,Character,Integer,Long,Float,Double,Boolean。
下面例子是自动装箱和拆箱带来的疑惑
publicclassTest{
publicstaticvoidmain(String[]args){
test();
}
publicstaticvoidtest(){
inti=40;
inti0=40;
Integeri1=40;
Integeri2=40;
Integeri3=0;
Integeri4=newInteger(40);
Integeri5=newInteger(40);
Integeri6=newInteger(0);
Doubled1=1.0;
Doubled2=1.0;
System.out.println("i=i0\t"+(i==i0));
System.out.println("i1=i2\t"+(i1==i2));
System.out.println("i1=i2+i3\t"+(i1==i2+i3));
System.out.println("i4=i5\t"+(i4==i5));
System.out.println("i4=i5+i6\t"+(i4==i5+i6));
System.out.println("d1=d2\t"+(d1==d2));
System.out.println();
}
}
请看下面的输出结果跟你预期的一样吗？
输出的结果：
i=i0 true
i1=i2 true
i1=i2+i3 true
i4=i5 false
i4=i5+i6 true
d1=d2false
为什么会这样？带着疑问继续往下看。
自动装箱和拆箱的原理
自动装箱时编译器调用valueOf将原始类型值转换成对象，同时自动拆箱时，编译器通过调用类似intValue(),doubleValue()这类的方法将对象转换成原始类型值。
明白自动装箱和拆箱的原理后，我们带着上面的疑问进行分析下Integer的自动装箱的实现源码。如下：
publicstaticIntegervalueOf(inti){
//判断i是否在-128和127之间，如果不在此范围，则从IntegerCache中获取包装类的实例。否则new一个新实例
if(i>=IntegerCache.low&&i<=IntegerCache.high)
returnIntegerCache.cache[i+(-IntegerCache.low)];
returnnewInteger(i);
}
//使用亨元模式，来减少对象的创建（亨元设计模式大家有必要了解一下，我认为是最简单的设计模式，也许大家经常在项目中使用，不知道他的名字而已）
privatestaticclassIntegerCache{
staticfinalintlow=-128;
staticfinalinthigh;
staticfinalIntegercache[];
//静态方法，类加载的时候进行初始化cache[],静态变量存放在常量池中
static{
//highvaluemaybeconfiguredbyproperty
inth=127;
StringintegerCacheHighPropValue=
sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
if(integerCacheHighPropValue!=null){
try{
inti=parseInt(integerCacheHighPropValue);
i=Math.max(i,127);
//MaximumarraysizeisInteger.MAX_VALUE
h=Math.min(i,Integer.MAX_VALUE-(-low)-1);
}catch(NumberFormatExceptionnfe){
//Ifthepropertycannotbeparsedintoanint,ignoreit.
}
}
high=h;
cache=newInteger[(high-low)+1];
intj=low;
for(intk=0;k=127;
}
privateIntegerCache(){}
}
Integeri1=40;自动装箱，相当于调用了Integer.valueOf(40);方法。
首先判断i值是否在-128和127之间，如果在-128和127之间则直接从IntegerCache.cache缓存中获取指定数字的包装类；不存在则new出一个新的包装类。
IntegerCache内部实现了一个Integer的静态常量数组，在类加载的时候，执行static静态块进行初始化-128到127之间的Integer对象，存放到cache数组中。cache属于常量，存放在java的方法区中。
接着看下面是java8种基本类型的自动装箱代码实现。如下：
//boolean原生类型自动装箱成Boolean
publicstaticBooleanvalueOf(booleanb){
return(b?TRUE:FALSE);
}
//byte原生类型自动装箱成Byte
publicstaticBytevalueOf(byteb){
finalintoffset=128;
returnByteCache.cache[(int)b+offset];
}
//byte原生类型自动装箱成Byte
publicstaticShortvalueOf(shorts){
finalintoffset=128;
intsAsInt=s;
if(sAsInt>=-128&&sAsInt<=127){//mustcache
returnShortCache.cache[sAsInt+offset];
}
returnnewShort(s);
}
//char原生类型自动装箱成Character
publicstaticCharactervalueOf(charc){
if(c<=127){//mustcache
returnCharacterCache.cache[(int)c];
}
returnnewCharacter(c);
}
//int原生类型自动装箱成Integer
publicstaticIntegervalueOf(inti){
if(i>=IntegerCache.low&&i<=IntegerCache.high)
returnIntegerCache.cache[i+(-IntegerCache.low)];
returnnewInteger(i);
}
//int原生类型自动装箱成Long
publicstaticLongvalueOf(longl){
finalintoffset=128;
if(l>=-128&&l<=127){//willcache
returnLongCache.cache[(int)l+offset];
}
returnnewLong(l);
}
//double原生类型自动装箱成Double
publicstaticDoublevalueOf(doubled){
returnnewDouble(d);
}
//float原生类型自动装箱成Float
publicstaticFloatvalueOf(floatf){
returnnewFloat(f);
}
通过分析源码发现，只有double和float的自动装箱代码没有使用缓存，每次都是new新的对象，其它的6种基本类型都使用了缓存策略。
使用缓存策略是因为，缓存的这些对象都是经常使用到的（如字符、-128至127之间的数字），防止每次自动装箱都创建一此对象的实例。
而double、float是浮点型的，没有特别的热的（经常使用到的）数据的，缓存效果没有其它几种类型使用效率高。
下面在看下装箱和拆箱问题解惑。
//1、这个没解释的就是true
System.out.println("i=i0\t"+(i==i0));//true
//2、int值只要在-128和127之间的自动装箱对象都从缓存中获取的，所以为true
System.out.println("i1=i2\t"+(i1==i2));//true
//3、涉及到数字的计算，就必须先拆箱成int再做加法运算，所以不管他们的值是否在-128和127之间，只要数字一样就为true
System.out.println("i1=i2+i3\t"+(i1==i2+i3));//true
//比较的是对象内存地址，所以为false
System.out.println("i4=i5\t"+(i4==i5));//false
//5、同第3条解释，拆箱做加法运算，对比的是数字，所以为true
System.out.println("i4=i5+i6\t"+(i4==i5+i6));//true
//double的装箱操作没有使用缓存，每次都是newDouble，所以false
System.out.println("d1=d2\t"+(d1==d2));//false
相信你看到这就应该能明白上面的程序输出的结果为什么是true,false了，只要掌握原理，类似的问题就迎刃而解了，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持毛票票。