Java工具類——包裝類

我們都知道，JDK 其實(shí)給我們提供了很多很多 Java 開發(fā)者已經(jīng)寫好的現(xiàn)成的類，他們其實(shí)都可以理解成工具類，比如我們常見的集合類，日期相關(guān)的類，數(shù)學(xué)相關(guān)的類等等，有了這些工具類，你會發(fā)現(xiàn)它能很大程度的幫你節(jié)省時間，能很方便的實(shí)現(xiàn)你的需求。當(dāng)然，沒有這些包，你也能實(shí)現(xiàn)你的需求，但是你需要時間，今天我們主要是來學(xué)習(xí)一下包裝類。

一、包裝類介紹

1、為什么需要包裝類？

我們知道 Java 語言是一個面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，但是 Java 中的基本數(shù)據(jù)類型卻不是面向?qū)ο蟮?，但是我們在?shí)際使用中經(jīng)常需要將基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換成對象，便于操作，比如，集合的操作中，這時，我們就需要將基本類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成對象，所以就出現(xiàn)了包裝類。

2、包裝類是什么呢？

包裝類，顧名思義就是將什么經(jīng)過包裝的類，那么是將什么包裝起來的呢，顯然這里是將基本類型包裝起來的類。包裝類的作用就是將基本類型轉(zhuǎn)成對象，將基本類型作為對象來處理。

Java 中我們知道，基本數(shù)據(jù)類型有8個，所以對應(yīng)的包裝類也是8個，包裝類就是基本類型名稱首字母大寫。但I(xiàn)nteger 和 Character 例外，它們顯示全稱，如下面表格所示：

二、包裝類的繼承關(guān)系

通過閱讀 Java8 的 API 官方文檔或者看源代碼我們可以得知8個包裝類的繼承關(guān)系如下：

通過以上的繼承關(guān)系圖，我們其實(shí)可以這樣記憶，包裝類里面有6個與數(shù)字相關(guān)的都是繼承自 Number 類，而其余兩個不是與數(shù)字相關(guān)的都是默認(rèn)繼承 Object 類。通過看 API 官方文檔，我們還可以得知這8個包裝類都實(shí)現(xiàn)了Serializable , Comparable 接口。比如下圖的 Integer 類

public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer> {}

三、包裝類的使用方法（基本操作）

接下來關(guān)于包裝類的講解我就講Integer包裝類，其他的都依此類推，用法和操作都是差不多的，只是名字不一樣而已。

1、包裝類的構(gòu)造方法

8個包裝類都有帶自己對應(yīng)類型參數(shù)的構(gòu)造方法，其中8個包裝類中除了Character還有構(gòu)造方法重載，參數(shù)是String類型的。

Integer one = new Integer(666);
Integer two = new Integer("666");

2、包裝類的自動拆裝箱

在了解自動拆裝箱之前，我們得先知道什么是拆箱和裝箱。其實(shí)拆裝箱主要應(yīng)對基本類型與包裝類型的相互轉(zhuǎn)換問題。

• 裝箱：將基本類型轉(zhuǎn)換成包裝類型的過程叫做裝箱。

• 拆箱：將包裝類型轉(zhuǎn)換成基本類型的過程叫做拆箱。

其實(shí)，在 JDK1.5 版本之前，是沒有自動拆裝箱的，開發(fā)人員要手動進(jìn)行裝拆箱：

//手動裝箱，也就是將基本類型10轉(zhuǎn)換為引用類型
Integer integer = new Integer(10);
//或者
Integer integer1 = Integer.valueOf(10);

//手動拆箱，也就是將引用類型轉(zhuǎn)換為基本類型
int num = integer.intValue();

而在在 JDK1.5 版本之后，為了減少開發(fā)人員的工作，提供了自動裝箱與自動拆箱的功能。實(shí)現(xiàn)了自動拆箱和自動裝箱，如下方代碼所示：

//自動裝箱
Integer one = 1;
//自動拆箱
int two = one + 10;

其實(shí)以上兩種方式本質(zhì)上是一樣得，只不過一個是自動實(shí)現(xiàn)了，一個是手動實(shí)現(xiàn)了。至于自動拆裝箱具體怎么實(shí)現(xiàn)的我這里不做深入研究。

四、包裝類的緩存機(jī)制

我們首先來看看以下代碼，例1：

public static void main(String[] args) {
  Integer i1 = 100;
  Integer i2 = 100;
  Integer i3 = new Integer(100);
  Integer i4 = new Integer(100);
  System.out.println(i1 == i2);//true
  System.out.println(i1 == i3);//false
  System.out.println(i3 == i4);//false
  System.out.println(i1.equals(i2));//true
  System.out.println(i1.equals(i3));//true
  System.out.println(i3.equals(i4));//true
}

當(dāng)我們修改了值為200的時候，例2：

public static void main(String[] args) {
  Integer i1 = 200;
  Integer i2 = 200;
  Integer i3 = new Integer(200);
  Integer i4 = new Integer(200);
  System.out.println(i1 == i2);//false
  System.out.println(i1 == i3);//false
  System.out.println(i3 == i4);//false
  System.out.println(i1.equals(i2));//true
  System.out.println(i1.equals(i3));//true
  System.out.println(i3.equals(i4));//true
}

通過上面兩端代碼，我們發(fā)現(xiàn)修改了值，第5行代碼的執(zhí)行結(jié)果竟然發(fā)生了改變，為什么呢？首先，我們需要明確第1行和第2行代碼實(shí)際上是實(shí)現(xiàn)了自動裝箱的過程，也就是自動實(shí)現(xiàn)了 Integer.valueOf 方法，其次，==比較的是地址，而 equals 比較的是值（這里的 eauals 重寫了，所以比較的是具體的值），所以顯然最后五行代碼的執(zhí)行結(jié)果沒有什么疑惑的。既然==比較的是地址，例1的第5行代碼為什么會是true呢，這就需要我們?nèi)チ私獍b類的緩存機(jī)制。

其實(shí)看Integer類的源碼我們可以發(fā)現(xiàn)在第780行有一個私有的靜態(tài)內(nèi)部類，如下：

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) {
            try {
                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);
            } catch( NumberFormatException nfe) {
                // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
            }
        }
        high = h;

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

        // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
        assert IntegerCache.high >= 127;
    }

    private IntegerCache() {}
}

我們知道，靜態(tài)的內(nèi)部類是在整個 Integer 加載的時候就已經(jīng)加載完成了，以上代碼初始化了一個 Integer 類型的叫 cache 的數(shù)組，取值范圍是[-128, 127]。緩存機(jī)制的作用就是提前實(shí)例化相應(yīng)范圍數(shù)值的包裝類對象，只要創(chuàng)建處于緩存范圍的對象，就使用已實(shí)例好的對象。從而避免重復(fù)創(chuàng)建多個相同的包裝類對象，提高了使用效率。如果我們用的對象范圍在[-128, 127]之內(nèi)，就直接去靜態(tài)區(qū)找對應(yīng)的對象，如果用的對象的范圍超過了這個范圍，會幫我們創(chuàng)建一個新的 Integer 對象，其實(shí)下面的源代碼就是這個意思：

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

所以 例1 代碼里，i1 和i2 是100，值的范圍在[-128, 127]，所以直接區(qū)靜態(tài)區(qū)找，所以i1和i2指向的地址是同一個，所以 i1==i2；而在例2的代碼里，i1 和i2 是200，值的范圍不在在[-128, 127]，所以分別創(chuàng)建了一個新的對象，放在了堆內(nèi)存里，各自指向了不同的地址，所以地址都不同了，自然 i1 不等于 i2。

通過分析源碼我們可以發(fā)現(xiàn)，只有 double 和 float 的自動裝箱代碼沒有使用緩存，每次都是 new 新的對象，其它的6種基本類型都使用了緩存策略。
使用緩存策略是因?yàn)椋彺娴倪@些對象都是經(jīng)常使用到的（如字符、-128至127之間的數(shù)字），防止每次自動裝箱都創(chuàng)建一次對象的實(shí)例。

五、包裝類和基本數(shù)據(jù)類型的區(qū)別

• 默認(rèn)值不同

包裝類的默認(rèn)值是null，而基本數(shù)據(jù)類型是對應(yīng)的默認(rèn)值（比如整型默認(rèn)值是0，浮點(diǎn)型默認(rèn)值是0.0）

• 存儲區(qū)域不同

基本數(shù)據(jù)類型是把值保存在棧內(nèi)存里，包裝類是把對象放在堆中，然后通過對象的引用來調(diào)用他們

• 傳遞方式不同

基本數(shù)據(jù)類型變量空間里面存儲的是值，傳遞的也是值，一個改變，另外一個不變，而包裝類屬于引用數(shù)據(jù)類型，變量空間存儲的是地址(引用)，傳遞的也是引用，一個變，另外一個跟著變。

五、小結(jié)

? 以上就是我對于Java包裝類的個人理解，其實(shí)學(xué)習(xí)這些工具類還有一個更好的學(xué)習(xí)方式，就是去看官方文檔（API官方文檔地址：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/）

最后，最近很多小伙伴找我要Linux學(xué)習(xí)路線圖，于是我根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，利用業(yè)余時間熬夜肝了一個月，整理了一份電子書。無論你是面試還是自我提升，相信都會對你有幫助！目錄如下：

免費(fèi)送給大家，只求大家金指給我點(diǎn)個贊！

電子書 | Linux開發(fā)學(xué)習(xí)路線圖

也希望有小伙伴能加入我，把這份電子書做得更完美！

有收獲？希望老鐵們來個三連擊，給更多的人看到這篇文章

推薦閱讀：

• 干貨 | 程序員進(jìn)階架構(gòu)師必備資源免費(fèi)送
• 神器 | 支持搜索的資源網(wǎng)站