Java中自动装箱与拆箱

一、什么是封装类？

　　Java中存在基础数据类型，但是在某些情况下，我们要对基础数据类型进行对象的操作，例如，集合中只能存在对象，而不能存在基础数据类型，于是便出现了包装器类。包装器类型就是对基本数据类型进行了封装，使之成为一个对象，每一个基本数据类型都对应一种包装器类型。

二、什么是装箱与拆箱

　　将基本数据类型变为包装器类，便是装箱，将包装器类转为基本数据类型就是拆箱。相面以Integer为例：

public static void main(String[] args){
        //自动装箱
        Integer a = 100;
        //自动拆箱
        int b = a;
    }

实际上，Integer在装箱过程中调用了Integer中的valueOf()方法，拆箱为int时调用了Integer中的intValue()方法，源码如下：

public static Integer valueOf(int i) {
        assert IntegerCache.high >= 127;
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }

public int intValue() {
        return value;
    }

这便是装箱与拆箱的底层执行过程，其它包装器类类似。

三、自动装箱与拆箱中的一些问题

问题1：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        Integer i1 = 100;
        Integer i2 = 100;
        Integer i3 = 200;
        Integer i4 = 200;

        System.out.println(i1==i2);  //true
        System.out.println(i3==i4);  //false
    }
}

通过分析valueOf()方法我们知道，当值为-128到127之间时，返回return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];当不在这个区间时，返回return new Integer(i);那么IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)]又是什么呢？继续追踪源码：

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) {
                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);
            }
            high = h;

            cache = new Integer[(high - low) + 1];
            int j = low;
            for(int k = 0; k < cache.length; k++)
                cache[k] = new Integer(j++);
        }

        private IntegerCache() {}
    }

从上面代码可以看出Integer类中提前就初始化了一个Integer数组，范围为-128到127。回到上面的题目：i1==i2=100返回true是因为范围属于-128到127，直接返回cache[]数组中的对象，属于同一个对象，==运算符比较对象，从而返回true，而200超过了这个范围，直接返回new Integer(),因此属于两个不同的对象，结果为false。

问题2：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        Double i1 = 100.0;
        Double i2 = 100.0;
        Double i3 = 200.0;
        Double i4 = 200.0;

        System.out.println(i1==i2); //false
        System.out.println(i3==i4); //false
    }
}

上面的代码中的结果与Integer类型的结果大相径庭，原因还得从源码中找。

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

因此返回false理所当然。

总结一下：

Integer派别：Integer、Short、Byte、Character、Long这几个类的valueOf方法的实现是类似的。 
Double派别：Double、Float的valueOf方法的实现是类似的。每次都返回不同的对象。

Integer派别的范围：

问题3：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        Boolean i1 = false;
        Boolean i2 = false;
        Boolean i3 = true;
        Boolean i4 = true;

        System.out.println(i1==i2);//true
        System.out.println(i3==i4);//true
    }
}

以上代码又是林外一种情况，继续追踪源码

public static Boolean valueOf(boolean b) {
        return (b ? TRUE : FALSE);
    }

/**
     * The {@code Boolean} object corresponding to the primitive
     * value {@code true}.
     */
    public static final Boolean TRUE = new Boolean(true);

    /**
     * The {@code Boolean} object corresponding to the primitive
     * value {@code false}.
     */
    public static final Boolean FALSE = new Boolean(false);

分析可知，TRUE和FALSE是两个final对象，因此i1、i2和i3、i4始终指向同一个对象的地址，因此返回true。

 问题4：

public static void main(String[] args) {

            Integer num1 = 400;
            int num2 = 400;
            
            System.out.println(num1 == num2); //true
            System.out.println(num1.equals(num2));  //true
        }

可见num1 == num2进行了拆箱操作。equals源码如下：

public boolean equals(Object obj) {
    if (obj instanceof Integer) {
        return value == ((Integer)obj).intValue();
    }
    return false;
}

我们知道equal比较的是内容本身，并且我们也可以看到equal的参数是一个Object对象，我们传入的是一个int类型，所以首先会进行装箱，然后比较，之所以返回true，是由于它比较的是对象里面的value值。

问题5：

public static void main(String[] args) {

            Integer num1 = 100;
            int num2 = 100;
            Long num3 = 200l;
            System.out.println(num1 + num2);  //200
            System.out.println(num3 == (num1 + num2));  //true
            System.out.println(num3.equals(num1 + num2));  //false
        }

当一个基础数据类型与封装类进行==、+、-、*、/运算时，会将封装类进行拆箱，对基础数据类型进行运算。 
对于num3.equals(num1 + num2)为false的原因很简单，我们还是根据代码实现来说明：

public boolean equals(Object obj) {
        if (obj instanceof Long) {
            return value == ((Long)obj).longValue();
        }
        return false;
    }

它必须满足两个条件才为true： 
1、类型相同 
2、内容相同 
上面返回false的原因就是类型不同。

问题6：

public static void main(String[] args) {

            int num1 = 100;
            int num2 = 200;
            long mum3 = 300;
            System.out.println(mum3 == (num1 + num2)); //true
        }

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）。

问题7：

public static void main(String[] args) {

            Integer integer100=null;
            int int100=integer100;
        }

这两行代码是完全合法的，完全能够通过编译的，但是在运行时，就会抛出空指针异常。其中，integer100为Integer类型的对象，它当然可以指向null。但在第二行时，就会对integer100进行拆箱，也就是对一个null对象执行intValue()方法，当然会抛出空指针异常。所以，有拆箱操作时一定要特别注意封装类对象是否为null。