自动拆装箱

基本类型，或者叫做内置类型，是 Java 中不同于类(Class)的特殊类型。它们是我们编程中使用最频繁的类型。Java 是一种强类型语言，第一次申明变量必须说明数据类型，第一次变量赋值称为变量的初始化。Java 基本类型共有八种，基本类型可以分为三类：

数值类型又可以分为整数类型 byte、short、int、long 和浮点数类型 float、double。Java 中的数值类型不存在无符号的，它们的取值范围是固定的，不会随着机器硬件环境或者操作系统的改变而改变。实际上，Java 中还存在另外一种基本类型 void，它也有对应的包装类 java.lang.Void，不过我们无法直接对它们进行操作。

我们都知道在 Java 语言中，new 一个对象是存储在堆里的，我们通过栈中的引用来使用这些对象；所以，对象本身来说是比较消耗资源的。对于经常用到的类型，如 int 等，如果我们每次使用这种变量的时候都需要 new 一个 Java 对象的话，就会比较笨重。所以，和 C++ 一样，Java 提供了基本数据类型，这种数据的变量不需要使用 new 创建，他们不会在堆上创建，而是直接在栈内存中存储，因此会更加高效。

Java 中的整型主要包含byte、short、int和long这四种，表示的数字范围也是从小到大的，之所以表示范围不同主要和他们存储数据时所占的字节数有关。先来个简答的科普，1 字节= 8 位（bit）。Java 中的整型属于有符号数。先来看计算中 8 bit 可以表示的数字：

最小值：10000000 （-128）(-2^7)
最大值：01111111（127）(2^7-1)

整型的这几个类型中，

上面说过了，整型中，每个类型都有一定的表示范围，但是，在程序中有些计算会导致超出表示范围，即溢出。如以下代码：

    int i = Integer.MAX_VALUE;
    int j = Integer.MAX_VALUE;
    int k = i + j;
    System.out.println("i (" + i + ") + j (" + j + ") = k (" + k + ")");

输出结果：i (2147483647) + j (2147483647) = k (-2)

这就是发生了溢出，溢出的时候并不会抛异常，也没有任何提示。 所以，在程序中，使用同类型的数据进行运算的时候，一定要注意数据溢出的问题。

Java 语言是一个面向对象的语言，但是 Java 中的基本数据类型却是不面向对象的，这在实际使用时存在很多的不便，为了解决这个不足，在设计类时为每个基本数据类型设计了一个对应的类进行代表，这样八个和基本数据类型对应的类统称为包装类(Wrapper Class)。

包装类均位于 java.lang 包，包装类和基本数据类型的对应关系如下表所示

在这八个类名中，除了 Integer 和 Character 类以后，其它六个类的类名和基本数据类型一致，只是类名的第一个字母大写即可。

很多人会有疑问，既然 Java 中为了提高效率，提供了八种基本数据类型，为什么还要提供包装类呢？这个问题，其实前面已经有了答案，因为 Java 是一种面向对象语言，很多地方都需要使用对象而不是基本数据类型。比如，在集合类中，我们是无法将 int 、double 等类型放进去的。因为集合的容器要求元素是 Object 类型。为了让基本类型也具有对象的特征，就出现了包装类型，它相当于将基本类型“包装起来”，使得它具有了对象的性质，并且为其添加了属性和方法，丰富了基本类型的操作。

那么，有了基本数据类型和包装类，肯定有些时候要在他们之间进行转换。比如把一个基本数据类型的 int 转换成一个包装类型的 Integer 对象。我们认为包装类是对基本类型的包装，所以，把基本数据类型转换成包装类的过程就是打包装，英文对应于 boxing，中文翻译为装箱。反之，把包装类转换成基本数据类型的过程就是拆包装，英文对应于 unboxing，中文翻译为拆箱。在 Java SE5 之前，要进行装箱，可以通过以下代码：

    Integer i = new Integer(10);

在 Java SE5 中，为了减少开发人员的工作，Java 提供了自动拆箱与自动装箱功能。

    Integer i = 10;  //自动装箱
    int b = i;     //自动拆箱

Integer i=10 可以替代 Integer i = new Integer(10);，这就是因为 Java 帮我们提供了自动装箱的功能，不需要开发者手动去 new 一个 Integer 对象。

既然 Java 提供了自动拆装箱的能力，那么，我们就来看一下，到底是什么原理，Java 是如何实现的自动拆装箱功能。我们有以下自动拆装箱的代码：

    public static  void main(String[]args){
        Integer integer=1; //装箱
        int i=integer; //拆箱
    }

对以上代码进行反编译后可以得到以下代码：

    public static  void main(String[]args){
        Integer integer=Integer.valueOf(1);
        int i=integer.intValue();
    }

从上面反编译后的代码可以看出，int 的自动装箱都是通过 Integer.valueOf() 方法来实现的，Integer 的自动拆箱都是通过 integer.intValue 来实现的。如果读者感兴趣，可以试着将八种类型都反编译一遍 ，你会发现以下规律：

我们了解过原理之后，在来看一下，什么情况下，Java 会帮我们进行自动拆装箱。前面提到的变量的初始化和赋值的场景就不介绍了，那是最简单的也最容易理解的。我们主要来看一下，那些可能被忽略的场景。

我们知道，Java 中的集合类只能接收对象类型，那么以下代码为什么会不报错呢？

    List<Integer> li = new ArrayList<>();
    for (int i = 1; i < 50; i ++){
        li.add(i);
    }

将上面代码进行反编译，可以得到以下代码：

    List<Integer> li = new ArrayList<>();
    for (int i = 1; i < 50; i += 2){
        li.add(Integer.valueOf(i));
    }

以上，我们可以得出结论，当我们把基本数据类型放入集合类中的时候，会进行自动装箱。

有没有人想过，当我们对 Integer 对象与基本类型进行大小比较的时候，实际上比较的是什么内容呢？看以下代码：

    Integer a = 1;
    System.out.println(a == 1 ? "等于" : "不等于");
    Boolean bool = false;
    System.out.println(bool ? "真" : "假");

对以上代码进行反编译，得到以下代码：

    Integer a = 1;
    System.out.println(a.intValue() == 1 ? "等于" : "不等于");
    Boolean bool = false;
    System.out.println(bool.booleanValue ? "真" : "假");

可以看到，包装类与基本数据类型进行比较运算，是先将包装类进行拆箱成基本数据类型，然后进行比较的。

有没有人想过，当我们对 Integer 对象进行四则运算的时候，是如何进行的呢？看以下代码：

    Integer i = 10;
    Integer j = 20;
    System.out.println(i+j);

反编译后代码如下：

    Integer i = Integer.valueOf(10);
    Integer j = Integer.valueOf(20);
    System.out.println(i.intValue() + j.intValue());

我们发现，两个包装类型之间的运算，会被自动拆箱成基本类型进行。

这是很多人不知道的一个场景，作者也是一次线上的血淋淋的 Bug 发生后才了解到的一种案例。看一个简单的三目运算符的代码：

    boolean flag = true;
    Integer i = 0;
    int j = 1;
    int k = flag ? i : j;

很多人不知道，其实在 int k = flag ? i : j; 这一行，会发生自动拆箱（ JDK1.8 之前，详见：《阿里巴巴Java开发手册-泰山版》提到的三目运算符的空指针问题到底是个怎么回事？ ）。反编译后代码如下：

    boolean flag = true;
    Integer i = Integer.valueOf(0);
    int j = 1;
    int k = flag ? i.intValue() : j;
    System.out.println(k);

这其实是三目运算符的语法规范。当第二，第三位操作数分别为基本类型和对象时，其中的对象就会拆箱为基本类型进行操作。因为例子中，flag ? i : j; 片段中，第二段的 i 是一个包装类型的对象，而第三段的 j 是一个基本类型，所以会对包装类进行自动拆箱。如果这个时候 i 的值为 null，那么就会发生 NPE。（自动拆箱导致空指针异常）

这个比较容易理解，直接上代码了：

    //自动拆箱
    public int getNum1(Integer num) {
     return num;
    }
    //自动装箱
    public Integer getNum2(int num) {
     return num;
    }

Java SE 的自动拆装箱还提供了一个和缓存有关的功能，我们先来看以下代码，猜测一下输出结果：

    public static void main(String... strings) {
        Integer integer1 = 3;
        Integer integer2 = 3;
        if (integer1 == integer2)
            System.out.println("integer1 == integer2");
        else
            System.out.println("integer1 != integer2");
        Integer integer3 = 300;
        Integer integer4 = 300;
        if (integer3 == integer4)
            System.out.println("integer3 == integer4");
        else
            System.out.println("integer3 != integer4");
    }

我们普遍认为上面的两个判断的结果都是 false。虽然比较的值是相等的，但是由于比较的是对象，而对象的引用不一样，所以会认为两个 if 判断都是 false 的。在 Java 中，== 比较的是对象引用，而 equals 比较的是值。所以，在这个例子中，不同的对象有不同的引用，所以在进行比较的时候都将返回 false。奇怪的是，这里两个类似的 if 条件判断返回不同的布尔值。上面这段代码真正的输出结果：

integer1 == integer2
integer3 != integer4

原因就和 Integer 中的缓存机制有关。在 Java 5 中，在 Integer 的操作上引入了一个新功能来节省内存和提高性能。整型对象通过使用相同的对象引用实现了缓存和重用。

具体的代码实现可以阅读Java中整型的缓存机制一文，这里不再阐述。我们只需要知道，当需要进行自动装箱时，如果数字在 -128 至 127 之间时，会直接使用缓存中的对象，而不是重新创建一个对象。其中的 Javadoc 详细的说明了缓存支持 -128 到 127 之间的自动装箱过程。最大值 127 可以通过 -XX:AutoBoxCacheMax=size 修改。实际上这个功能在 Java 5 中引入的时候,范围是固定的 -128 至 +127。后来在 Java 6 中，可以通过 java.lang.Integer.IntegerCache.high 设置最大值。这使我们可以根据应用程序的实际情况灵活地调整来提高性能。到底是什么原因选择这个 -128 到 127 范围呢？因为这个范围的数字是最被广泛使用的。 在程序中，第一次使用 Integer 的时候也需要一定的额外时间来初始化这个缓存。在 Boxing Conversion 部分的 Java 语言规范(JLS)规定如下：如果一个变量 p 的值是：

范围内的时，将 p 包装成 a 和 b 两个对象时，可以直接使用 a == b 判断 a 和 b 的值是否相等。

当然，自动拆装箱是一个很好的功能，大大节省了开发人员的精力，不再需要关心到底什么时候需要拆装箱。但是，他也会引入一些问题。

Java 的自动拆装箱