Java工具類—包裝類

Posted on 2020-07-292020-07-29 by admin

Java工具類——包裝類

我們都知道，JDK 其實給我們提供了很多很多 Java 開發者已經寫好的現成的類，他們其實都可以理解成工具類，比如我們常見的集合類，日期相關的類，數學相關的類等等，有了這些工具類，你會發現它能很大程度的幫你節省時間，能很方便的實現你的需求。當然，沒有這些包，你也能實現你的需求，但是你需要時間，今天我們主要是來學習一下包裝類。

一、包裝類介紹

1、為什麼需要包裝類？

我們知道 Java 語言是一個面向對象的編程語言，但是 Java 中的基本數據類型卻不是面向對象的，但是我們在實際使用中經常需要將基本數據類型轉換成對象，便於操作，比如，集合的操作中，這時，我們就需要將基本類型數據轉化成對象，所以就出現了包裝類。

2、包裝類是什麼呢？

包裝類，顧名思義就是將什麼經過包裝的類，那麼是將什麼包裝起來的呢，顯然這裡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成對象，將基本類型作為對象來處理。

Java 中我們知道，基本數據類型有8個，所以對應的包裝類也是8個，包裝類就是基本類型名稱首字母大寫。但Integer 和 Character 例外，它們显示全稱，如下面表格所示：

基本數據類型	對應包裝類
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character
boolean	Boolean

二、包裝類的繼承關係

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

通過以上的繼承關係圖，我們其實可以這樣記憶，包裝類裏面有6個與数字相關的都是繼承自 Number 類，而其餘兩個不是與数字相關的都是默認繼承 Object 類。通過看 API 官方文檔，我們還可以得知這8個包裝類都實現了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）

接下來關於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、包裝類的構造方法

8個包裝類都有帶自己對應類型參數的構造方法，其中8個包裝類中除了Character還有構造方法重載，參數是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，我們得先知道什麼是拆箱和裝箱。其實拆裝箱主要應對基本類型與包裝類型的相互轉換問題。

裝箱：將基本類型轉換成包裝類型的過程叫做裝箱。
拆箱：將包裝類型轉換成基本類型的過程叫做拆箱。

其實，在 JDK1.5 版本之前，是沒有自動拆裝箱的，開發人員要手動進行裝拆箱：

//手動裝箱，也就是將基本類型10轉換為引用類型
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換為基本類型
int num = integer.intValue();

而在在 JDK1.5 版本之後，為了減少開發人員的工作，提供了自動裝箱與自動拆箱的功能。實現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;

其實以上兩種方式本質上是一樣得，只不過一個是自動實現了，一個是手動實現了。至於自動拆裝箱具體怎麼實現的我這裏不做深入研究。

四、包裝類的緩存機制

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，我們發現修改了值，第5行代碼的執行結果竟然發生了改變，為什麼呢？首先，我們需要明確第1行和第2行代碼實際上是實現了自動裝箱的過程，也就是自動實現了 Integer.valueOf 方法，其次，比較的是地址，而 equals 比較的是值（這裏的 eauals 重寫了，所以比較的是具體的值），所以顯然最後五行代碼的執行結果沒有什麼疑惑的。既然比較的是地址，例1的第5行代碼為什麼會是true呢，這就需要我們去了解包裝類的緩存機制。

其實看Integer類的源碼我們可以發現在第780行有一個私有的靜態內部類，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，靜態的內部類是在整個 Integer 加載的時候就已經加載完成了，以上代碼初始化了一個 Integer 類型的叫 cache 的數組，取值範圍是[-128, 127]。緩存機制的作用就是提前實例化相應範圍數值的包裝類對象，只要創建處於緩存範圍的對象，就使用已實例好的對象。從而避免重複創建多個相同的包裝類對象，提高了使用效率。如果我們用的對象範圍在[-128, 127]之內，就直接去靜態區找對應的對象，如果用的對象的範圍超過了這個範圍，會幫我們創建一個新的 Integer 對象，其實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，值的範圍在[-128, 127]，所以直接區靜態區找，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，值的範圍不在在[-128, 127]，所以分別創建了一個新的對象，放在了堆內存里，各自指向了不同的地址，所以地址都不同了，自然 i1 不等於 i2。

通過分析源碼我們可以發現，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。
使用緩存策略是因為，緩存的這些對象都是經常使用到的（如字符、-128至127之間的数字），防止每次自動裝箱都創建一次對象的實例。

五、包裝類和基本數據類型的區別

默認值不同

包裝類的默認值是null，而基本數據類型是對應的默認值（比如整型默認值是0，浮點型默認值是0.0）

存儲區域不同

基本數據類型是把值保存在棧內存里，包裝類是把對象放在堆中，然後通過對象的引用來調用他們

傳遞方式不同

基本數據類型變量空間裏面存儲的是值，傳遞的也是值，一個改變，另外一個不變，而包裝類屬於引用數據類型，變量空間存儲的是地址(引用)，傳遞的也是引用，一個變，另外一個跟着變。

五、小結

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

公眾號：良許Linux

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