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自動裝箱和拆箱從 Java 1.5 開始引入，目的是將原始類型值自動地轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的對象。自動裝箱與拆箱的機制可以讓我們在 Java 的變量賦值或者是方法調(diào)用等情況下使用原始類型或者對象類型更加簡單直接。
如果你在 Java1.5 下進行過編程的話，你一定不會陌生這一點，你不能直接地向集合(Collections)中放入原始類型值，因為集合只接收對象。通常這種情況下你的做法是，將這些原始類型的值轉(zhuǎn)換成對象，然后將這些轉(zhuǎn)換的對象放入集合中。使用 Integer、Double、Boolean 等這些類我們可以將原始類型值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的對象，但是從某些程度可能使得代碼不是那么簡潔精煉。為了讓代碼簡練，Java 1.5 引入了具有在原始類型和對象類型自動轉(zhuǎn)換的裝箱和拆箱機制。但是自動裝箱和拆箱并非完美，在使用時需要有一些注意事項，如果沒有搞明白自動裝箱和拆箱，可能會引起難以察覺的 bug。
本文將介紹，什么是自動裝箱和拆箱，自動裝箱和拆箱發(fā)生在什么時候，以及要注意的事項。
什么是自動裝箱和拆箱
自動裝箱就是 Java 自動將原始類型值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的對象，比如將 int 類型的變量轉(zhuǎn)換成 Integer 對象，這個過程叫做裝箱，反之將 Integer 對象轉(zhuǎn)換成 int 類型值，這個過程叫做拆箱。因為這里的裝箱和拆箱是自動進行的非人為轉(zhuǎn)換，所以就稱作為自動裝箱和拆箱。原始類型 byte,short,char,int,long,float,double 和boolean 對應(yīng)的封裝類為 Byte、Short、Character、Integer、Long、Float、Double、Boolean。
自動裝箱拆箱要點
- 自動裝箱時編譯器調(diào)用 valueOf() 將原始類型值轉(zhuǎn)換成對象，同時自動拆箱時，編譯器通過調(diào)用類似 intValue()、doubleValue() 這類的方法將對象轉(zhuǎn)換成原始類型值。
- 自動裝箱是將 boolean 值轉(zhuǎn)換成 Boolean 對象，byte 值轉(zhuǎn)換成 Byte 對象，char 轉(zhuǎn)換成 Character 對象，float 值轉(zhuǎn)換成 Float 對象，int 轉(zhuǎn)換成 Integer 對象，long 轉(zhuǎn)換成 Long 對象，short 轉(zhuǎn)換成 Short 對象，自動拆箱則是相反的操作。
何時發(fā)生自動裝箱和拆箱
自動裝箱和拆箱在 Java 中很常見，比如我們有一個方法，接受一個對象類型的參數(shù)，如果我們傳遞一個原始類型值，那么 Java 會自動將這個原始類型值轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的對象。最經(jīng)典的一個場景就是當我們向 ArrayList 這樣的容器中增加原始類型數(shù)據(jù)時或者是創(chuàng)建一個參數(shù)化的類，比如下面的 ThreadLocal。
ArrayList<Integer> intList = new ArrayList<Integer>();
intList.add(1); //autoboxing - primitive to object
intList.add(2); //autoboxing
ThreadLocal<Integer> intLocal = new ThreadLocal<Integer>();
intLocal.set(4); //autoboxing
int number = intList.get(0); // unboxing
int local = intLocal.get(); // unboxing in Java
舉例說明
上面的部分我們介紹了自動裝箱和拆箱以及它們何時發(fā)生，我們知道了自動裝箱主要發(fā)生在兩種情況，一種是賦值時，另一種是在方法調(diào)用的時候。為了更好地理解這兩種情況，我們舉例進行說明。
賦值時
這是最常見的一種情況，在 Java 1.5 以前我們需要手動地進行轉(zhuǎn)換才行，而現(xiàn)在所有的轉(zhuǎn)換都是由編譯器來完成。
//before autoboxing
Integer iObject = Integer.valueOf(3);
int iPrimitive = iObject.intValue()
//after java5
Integer iObject = 3; //autobxing - primitive to wrapper conversion
int iPrimitive = iObject; //unboxing - object to primitive conversion
方法調(diào)用時
這是另一個常用的情況，當我們在方法調(diào)用時，我們可以傳入原始數(shù)據(jù)值或者對象，同樣編譯器會幫我們進行轉(zhuǎn)換。
public static Integer show(Integer iParam){
System.out.println("autoboxing example - method invocation i: " + iParam);
return iParam;
}
//autoboxing and unboxing in method invocation
show(3); //autoboxing
int result = show(3); //unboxing because return type of method is Integer
show() 方法接受 Integer 對象作為參數(shù)，當調(diào)用 show(3) 時，會將 int 值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的 Integer 對象，這就是所謂的自動裝箱，show() 方法返回 Integer 對象，而 int result = show(3); 中 result 為 int 類型，所以這時候發(fā)生自動拆箱操作，將 show() 方法返回的 Integer 對象轉(zhuǎn)換成 int 值。
自動裝箱的弊端
自動裝箱有一個問題，那就是在一個循環(huán)中進行自動裝箱操作的情況，如下面的例子就會創(chuàng)建多余的對象，影響程序的性能。
Integer sum = 0;
for(int i=1000; i<5000; i++){
sum += i;
}
上面的代碼 sum += i 可以看成 sum = sum + i，但是 + 這個操作符不適用于Integer 對象，首先 sum 進行自動拆箱操作，然后進行數(shù)值相加操作，最后發(fā)生自動裝箱操作轉(zhuǎn)換成 Integer 對象。其內(nèi)部變化如下：
int result = sum.intValue() + i;
Integer sum = new Integer(result);
由于我們這里聲明的 sum 為 Integer 類型，在上面的循環(huán)中會創(chuàng)建將近 4000 個無用的 Integer 對象，在這樣龐大的循環(huán)中，會降低程序的性能并且加重了垃圾回收的工作量。因此在我們編程時，需要注意到這一點，正確地聲明變量類型，避免因為自動裝箱引起的性能問題。
重載與自動裝箱
當重載遇上自動裝箱時，情況會比較復雜，可能會讓人產(chǎn)生困惑。在 Java 1.5 之前，value(int) 和 value(Integer) 是完全不相同的方法，開發(fā)者不會因為傳入是 int 還是 Integer 調(diào)用哪個方法困惑，但是由于自動裝箱和拆箱的引入，處理重載方法時稍微有點復雜。一個典型的例子就是 ArrayList 的 remove() 方法，它有 remove(index) 和 remove(Object) 兩種重載，我們可能會有一點小小的困惑，其實這種困惑是可以驗證并解開的，通過下面的例子我們可以看到，當出現(xiàn)這種情況時，不會發(fā)生自動裝箱操作。
public void test(int num){
System.out.println("method with primitive argument");
}
public void test(Integer num){
System.out.println("method with wrapper argument");
}
//calling overloaded method
AutoboxingTest autoTest = new AutoboxingTest();
int value = 3;
autoTest.test(value); //no autoboxing
Integer iValue = value;
autoTest.test(iValue); //no autoboxing
Output:
method with primitive argument
method with wrapper argument
要注意的事項
自動裝箱和拆箱可以使代碼變得簡潔,但是其也存在一些問題和極端情況下的問題，以下幾點需要我們加強注意。
對象相等比較
這是一個比較容易出錯的地方，== 可以用于原始值進行比較，也可以用于對象進行比較，當用于對象與對象之間比較時，比較的不是對象代表的值，而是檢查兩個對象是否是同一對象，這個比較過程中沒有自動裝箱發(fā)生。進行值比較不應(yīng)該使用 ==，而應(yīng)該使用對象對應(yīng)的 equals() 方法。看一個能說明問題的例子。
public class AutoboxingTest {
public static void main(String args[]) {
// Example 1: == comparison pure primitive – no autoboxing
int i1 = 1;
int i2 = 1;
System.out.println("i1==i2 : " + (i1 == i2)); // true
// Example 2: equality operator mixing object and primitive
Integer num1 = 1; // autoboxing
int num2 = 1;
System.out.println("num1 == num2 : " + (num1 == num2)); // true
// Example 3: special case - arises due to autoboxing in Java
Integer obj1 = 1; // autoboxing will call Integer.valueOf()
Integer obj2 = 1; // same call to Integer.valueOf() will return same cached Object
System.out.println("obj1 == obj2 : " + (obj1 == obj2)); // true
// Example 4: equality operator - pure object comparison
Integer one = new Integer(1); // no autoboxing
Integer anotherOne = new Integer(1);
System.out.println("one == anotherOne : " + (one == anotherOne)); // false
}
}
Output:
i1==i2 : true
num1 == num2 : true
obj1 == obj2 : true
one == anotherOne : false
值得注意的是第三個小例子，這是一種極端情況。obj1 和 obj2 的初始化都發(fā)生了自動裝箱操作。但是出于節(jié)省內(nèi)存的考慮，JVM 會緩存 -128 到 127 的 Integer
對象。因為 obj1 和 obj2 實際上是同一個對象，所以使用 == 比較返回 true。
容易混亂的對象和原始數(shù)據(jù)值
另一個需要避免的問題就是混亂使用對象和原始數(shù)據(jù)值，一個具體的例子就是當我們在對一個原始數(shù)據(jù)值和一個對象進行比較時，如果這個對象沒有進行初始化或者為Null，在自動拆箱過程中 obj.xxxValue() 會拋出 NullPointerException，如下面的代碼：
private static Integer count;
//NullPointerException on unboxing
if( count <= 0){
System.out.println("Count is not started yet");
}
緩存的對象
這個問題就是我們上面提到的極端情況，在 Java 中，會對 -128 到 127 的
Integer 對象進行緩存，當創(chuàng)建新的 Integer 對象時，如果符合這個這個范圍，并且已有存在的相同值的對象，則返回這個對象，否則創(chuàng)建新的 Integer 對象。
在 Java 中另一個節(jié)省內(nèi)存的例子就是字符串常量池。
生成無用對象增加GC壓力
因為自動裝箱會隱式地創(chuàng)建對象，像前面提到的那樣，如果在一個循環(huán)體中，會創(chuàng)建無用的中間對象，這樣會增加 GC 壓力，降低程序的性能。所以在寫循環(huán)時一定要注意，避免引入不必要的自動裝箱操作。
如想了解垃圾回收和內(nèi)存優(yōu)化，可以查看Google IO：Android內(nèi)存管理主題演講記錄
總的來說，自動裝箱和拆箱著實為開發(fā)者帶來了很大的方便，但是在使用時也是需要格外留意，避免引起出現(xiàn)文章提到的問題。
