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Java 自动装箱和拆箱

2017-01-12 09:56 246 查看

1.Java数据类型

在介绍Java的自动装箱和拆箱之前,我们先来了解一下Java的基本数据类型。

在Java中,数据类型可以分为两大种,Primitive Type(基本类型)和Reference Type(引用类型)。基本类型的数值不是对象,不能调用对象的toString()、hashCode()、getClass()、equals()等方法。所以Java提供了针对每种基本类型的包装类型。如下:

Java基本数据类型

INDEX基本类型大小数值范围默认值包装类型
1boolean---true,falsefalseBoolean
2byte8bit-2^7 -- 2^7-10Byte
3char16bit
\u0000 - \uffff

\u0000Character
4short16bit-2^15 -- 2^15-10Short
5int 32bit-2^31 -- 2^31-10Integer
6long64bit-2^63 -- 2^63-10Long
7float 32bitIEEE 7540.0fFloat
8double 64bitIEEE 7540.0dDouble
9void---------Void

2.Java自动装箱和拆箱定义

Java 1.5中引入了自动装箱和拆箱机制:

(1)自动装箱:把基本类型用它们对应的引用类型包装起来,使它们具有对象的特质,可以调用toString()、hashCode()、getClass()、equals()等方法。

如下:

Integer a=3;//这是自动装箱

其实编译器调用的是static Integer valueOf(int i)这个方法,valueOf(int i)返回一个表示指定int值的Integer对象,那么就变成这样:

Integer a=3; => Integer a=Integer.valueOf(3);

(2)拆箱:跟自动装箱的方向相反,将Integer及Double这样的引用类型的对象重新简化为基本类型的数据。

如下:

int i = new Integer(2);//这是拆箱

编译器内部会调用int intValue()返回该Integer对象的int值

注意:自动装箱和拆箱是由编译器来完成的,编译器会在编译期根据语法决定是否进行装箱和拆箱动作。

3.一个简单的例子

代码如下:

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Integer integer1 = 100;

Integer integer2 = 100;

System.out.println("integer1==integer2: " + (integer1 == integer2));// true 自动装箱的两个缓存中的 Integer对象的引用比较

System.out.println("integer1.equals(integer2): " + (integer1.equals(integer2)));// true

System.out.println("integer1.compare(integer2): " + integer1.compareTo(integer2));// 0

Integer integer3 = 200;

Integer integer4 = 200;

System.out.println("integer3==integer4: " + (integer3 == integer4));// false 自动装箱的两个new Integer的引用比较

System.out.println("integer3>integer4: " + (integer3 > integer4)); // false 将两个对象拆箱,再比较大小

System.out.println("integer3.equals(integer4): " + (integer3.equals(integer4)));// true

System.out.println("integer3.compare(integer4): " + integer3.compareTo(integer4));// 0

Integer integer5 = new Integer(100);

Integer integer6 = new Integer(100);

System.out.println("integer5==integer6: " + (integer5 == integer6)); // false 两个不同的Integer对象引用的比较

System.out.println("integer5.equals(integer6): " + (integer5.equals(integer6)));// true

System.out.println("integer5.compare(integer6): " + integer5.compareTo(integer6));// 0

int int1 = 100;

System.out.println("integer1==int1: " + (integer1 == int1));// true Integer缓存对象拆箱后与int比较

System.out.println("integer1.equals(int1): " + (integer1.equals(int1)));// true

System.out.println("integer1.compare(int1): " + integer1.compareTo(int1));// 0

int int2 = 200;

System.out.println("integer3==int2: " + (integer3 == int2));// true Integer对象拆箱后与int比较

System.out.println("integer3.equals(int2): " + (integer3.equals(int2)));// true

System.out.println("integer3.compare(int2): " + integer3.compareTo(int2));// 0

反编译一下看得更清楚:

[java] view plain copy







Integer localInteger1 = Integer.valueOf(100);

Integer localInteger2 = Integer.valueOf(100);

System.out.println(new StringBuilder().append("integer1==integer2: ").append(localInteger1 == localInteger2).toString());

System.out.println(new StringBuilder().append("integer1.equals(integer2): ").append(localInteger1.equals(localInteger2)).toString());

System.out.println(new StringBuilder().append("integer1.compare(integer2): ").append(localInteger1.compareTo(localInteger2)).toString());

Integer localInteger3 = Integer.valueOf(200);

Integer localInteger4 = Integer.valueOf(200);

System.out.println(new StringBuilder().append("integer3==integer4: ").append(localInteger3 == localInteger4).toString());

System.out.println(new StringBuilder().append("integer3>integer4: ").append(localInteger3.intValue() > localInteger4.intValue()).toString());

System.out.println(new StringBuilder().append("integer3.equals(integer4): ").append(localInteger3.equals(localInteger4)).toString());

System.out.println(new StringBuilder().append("integer3.compare(integer4): ").append(localInteger3.compareTo(localInteger4)).toString());

Integer localInteger5 = new Integer(100);

Integer localInteger6 = new Integer(100);

System.out.println(new StringBuilder().append("integer5==integer6: ").append(localInteger5 == localInteger6).toString());

System.out.println(new StringBuilder().append("integer5.equals(integer6): ").append(localInteger5.equals(localInteger6)).toString());

System.out.println(new StringBuilder().append("integer5.compare(integer6): ").append(localInteger5.compareTo(localInteger6)).toString());

int i = 100;

System.out.println(new StringBuilder().append("integer1==int1: ").append(localInteger1.intValue() == i).toString());

System.out.println(new StringBuilder().append("integer1.equals(int1): ").append(localInteger1.equals(Integer.valueOf(i))).toString());

System.out.println(new StringBuilder().append("integer1.compare(int1): ").append(localInteger1.compareTo(Integer.valueOf(i))).toString());

int j = 200;

System.out.println(new StringBuilder().append("integer3==int2: ").append(localInteger3.intValue() == j).toString());

System.out.println(new StringBuilder().append("integer3.equals(int2): ").append(localInteger3.equals(Integer.valueOf(j))).toString());

System.out.println(new StringBuilder().append("integer3.compare(int2): ").append(localInteger3.compareTo(Integer.valueOf(j))).toString());

4.源码分析

4.1 valueOf工厂方法

[java] view plain copy







public static Integer valueOf(inti) {

if(i >= -128 &&i <=IntegerCache.high)

//如果i在-128~high之间,就直接在缓存中取出i的Integer类型对象

return IntegerCache.cache[i + 128];

else

return new Integer(i); //否则就在堆内存中创建

}

4.2 IntegerCache内部类

下面我们看看Integer源码中是怎么在内部缓存数值的。

[java] view plain copy







private static class IntegerCache {//内部类,注意它的属性都是定义为static final

static final inthigh; //缓存上界

static final Integer cache[];//cache缓存是一个存放Integer类型的数组

static {//静态语句块

final int low = -128;//缓存下界,值不可变

// high value may beconfigured by property

int h = 127;// h值,可以通过设置jdk的AutoBoxCacheMax参数调整(参见(3))

if (integerCacheHighPropValue !=null) {

// Use Long.decode here to avoid invoking methods that

// require Integer's autoboxing cache to be initialized

// 通过解码integerCacheHighPropValue,而得到一个候选的上界值

int i = Long.decode(integerCacheHighPropValue).intValue();

// 取较大的作为上界,但又不能大于Integer的边界MAX_VALUE

i = Math.max(i, 127);//上界最小为127

// Maximum array size is Integer.MAX_VALUE

h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - -low);

}

high = h; //上界确定,此时high默认一般是127

// 创建缓存块,注意缓存数组大小

cache =new Integer[(high - low) + 1];

int j = low;

for(int k = 0; k <cache.length; k++)

cache[k] =new Integer(j++);// -128到high值逐一分配到缓存数组

}

private IntegerCache() {}//构造方法,不需要构造什么

}

4.3 用integerCacheHighPropValue变量设置自动装箱池大小

/**

* Cache to support theobject identity semantics of autoboxing for values between

* -128 and 127(inclusive) as required by JLS.

*

* The cache isinitialized on first usage. During VM initialization the

* getAndRemoveCachePropertiesmethod may be used to get and remove any system

* properites thatconfigure the cache size. At this time, the size of the

* cache may be controlledby the vm option -XX:AutoBoxCacheMax=<size>.

*/

getAndRemoveCacheProperties方法,用于获取或移除JDK对Integer设置的缓存属性,同时可以通过调整虚拟机-XX:AutoBoxCacheMax=<size>选项,调整“自动装箱池”的大小

[java] view plain copy







// value of java.lang.Integer.IntegerCache.high property(obtained during VMinit)

private static String integerCacheHighPropValue;

static void getAndRemoveCacheProperties() {

if (!sun.misc.VM.isBooted()) {

Properties props= System.getProperties();

integerCacheHighPropValue=

(String)props.remove("java.lang.Integer.IntegerCache.high");

if (integerCacheHighPropValue!=null)

System.setProperties(props); // remove from system props

}

}

4.4 设置-XX:AutoBoxCacheMax=<size>选项再次测试<3>中代码

在eclipse中,选中源文件,右键Run as—>RunConfiguratio--->Arguments,在VM arguments中做以下设置:



运行,控制台报错:Unrecognized VM option 'AutoBoxCacheMax=256'

网上找到http://rednaxelafx.iteye.com/blog/680746这篇文章,里面解释的很清楚,使用Oracle/SunJDK 6,在server模式下,使用-XX:AutoBoxCacheMax=NNN参数即可将Integer的自动缓存区间设置为[-128,NNN]。这个参数是server模式专有的。而我使用的是HotSpot Client VM,那怎么切换成server模式呢?网上找到http://www.iteye.com/topic/857587这篇文章也很好的解决了我的问题,网上牛人好多啊,学习了。

虚拟机版本与模式查看:
java -version //查看JVM默认的环境
java -client -version //查看JVM的客户端环境,针对GUI优化,启动速度快,运行速度不如server
java -server -version //查看JVM的服务器端环境,针对生产环境优化,运行速度快,启动速度慢

我的虚拟机默认版本如下:



需要切换到



切换方法如下:

找到JAVA_HOME/jre/lib/i386/jvm.cfg,这就是JVM默认的查找顺序,内容如下
-client KNOWN
-server KNOWN
-hotspot ALIASED_TO -client
-classic WARN
-native ERROR
-green ERROR
只需要把-server和-clent换个位置就行了.如下
-server KNOWN
-client KNOWN
-hotspot ALIASED_TO -client
-classic WARN
-native ERROR
-green ERROR

最后运行,得到如下结果:

Integer integer1 = 100;

Integer integer2 = 100;

System.out.println("integer1==integer2: " + (integer1 == integer2));// true 自动装箱的两个缓存中的 Integer对象的引用比较

System.out.println("integer1.equals(integer2): " + (integer1.equals(integer2)));// true

System.out.println("integer1.compare(integer2): " + integer1.compareTo(integer2));// 0

Integer integer3 = 200;

Integer integer4 = 200;

System.out.println("integer3==integer4: " + (integer3 ==integer4)); // true 自动装箱的两个new Integer的引用比较

System.out.println("integer3>integer4: " + (integer3 > integer4)); // false将两个对象拆箱,再比较大小

System.out.println("integer3.equals(integer4): " + (integer3.equals(integer4)));// true

System.out.println("integer3.compare(integer4): " + integer3.compareTo(integer4));// 0

Integer integer5 =new Integer(100);

Integer integer6 =new Integer(100);

System.out.println("integer5==integer6: " + (integer5 == integer6));// false两个不同的Integer对象引用的比较

System.out.println("integer5.equals(integer6): " + (integer5.equals(integer6)));// true

System.out.println("integer5.compare(integer6): " + integer5.compareTo(integer6));// 0

intint1 = 100;

System.out.println("integer1==int1: " + (integer1 == int1));// true Integer缓存对象拆箱后与int比较

System.out.println("integer1.equals(int1): " + (integer1.equals(int1)));// true

System.out.println("integer1.compare(int1): " + integer1.compareTo(int1));// 0

intint2 = 200;

System.out.println("integer3==int2: " + (integer3 == int2));// true Integer对象拆箱后与int比较

System.out.println("integer3.equals(int2): " + (integer3.equals(int2)));// true

System.out.println("integer3.compare(int2): " + integer3.compareTo(int2));// 0

可以看到黄色那行和3的测试结果相比,结果变成了true,说明-XX:AutoBoxCacheMax=<size>这个选项真的可以改变Integer的缓存大小。

5.疑问解答

5.1 看IntegerCache的源码可以知道Integer的缓存至少要覆盖[-128, 127]的范围,为什么?

参见《The Java™Language Specification Java SE 7Edition 5.1.7》Boxing Conversion的描述

If the valuepbeing boxed is true, false, a byte, or a char inthe range \u0000 to \u007f,or an int or short numberbetween -128 and 127 (inclusive),then letr1andr2be the results of any two boxing conversions ofp. It is always the case thatr1==r2.

5.2 其它基本数据类型对应的包装类型的自动装箱池大小

Byte,Short,Long对应的是-128~127

Character对应的是0~127

Float和Double没有自动装箱池

6.总结

Java使用自动装箱和拆箱机制,节省了常用数值的内存开销和创建对象的开销,提高了效率。通过上面的研究和测试,结论如下:

(1)Integer和 int之间可以进行各种比较;Integer对象将自动拆箱后与int值比较

(2)两个Integer对象之间也可以用>、<等符号比较大小;两个Integer对象都拆箱后,再比较大小

(3) 两个Integer对象最好不要用==比较。因为:-128~127范围(一般是这个范围)内是取缓存内对象用,所以相等,该范围外是两个不同对象引用比较,所以不等。

以上是我个人学习和研究结论,如有不正确之处,欢迎大家指正。
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