Java工具類之：包裝類

Java工具類——包裝類

我們都知道裙品，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)成的類俗批，他們其實(shí)都可以理解成工具類，比如我們常見的集合類市怎，日期相關(guān)的類岁忘，數(shù)學(xué)相關(guān)的類等等，有了這些工具類区匠，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它能很大程度的幫你節(jié)省時(shí)間干像，能很方便的實(shí)現(xiàn)你的需求。當(dāng)然驰弄，沒有這些包麻汰，你也能實(shí)現(xiàn)你的需求五鲫，但是你需要時(shí)間位喂，今天我們主要是來學(xué)習(xí)一下包裝類乱灵。

一、包裝類介紹

1规婆、為什么需要包裝類抒蚜？

我們知道 Java 語言是一個(gè)面向?qū)ο蟮木幊陶Z言耘戚，但是 Java 中的基本數(shù)據(jù)類型卻不是面向?qū)ο蟮谋侠常俏覀冊趯?shí)際使用中經(jīng)常需要將基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換成對(duì)象朋截，便于操作，比如唆姐，集合的操作中奉芦，這時(shí)声功，我們就需要將基本類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成對(duì)象宠叼，所以就出現(xiàn)了包裝類冒冬。

2简烤、包裝類是什么呢？

包裝類挥萌，顧名思義就是將什么經(jīng)過包裝的類瑞眼，那么是將什么包裝起來的呢伤疙，顯然這里是將基本類型包裝起來的類辆影。包裝類的作用就是將基本類型轉(zhuǎn)成對(duì)象蛙讥，將基本類型作為對(duì)象來處理次慢。

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

基本數(shù)據(jù)類型	對(duì)應(yīng)包裝類
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character
boolean	Boolean

二时捌、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(gè)包裝類的繼承關(guān)系如下：

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

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

三席覆、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包裝類佩伤，其他的都依此類推畦戒，用法和操作都是差不多的，只是名字不一樣而已。

1垃环、包裝類的構(gòu)造方法

8個(gè)包裝類都有帶自己對(duì)應(yīng)類型參數(shù)的構(gòu)造方法遂庄，其中8個(gè)包裝類中除了Character還有構(gòu)造方法重載涛目，參數(shù)是String類型的霹肝。

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

2沫换、包裝類的自動(dòng)拆裝箱

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

裝箱：將基本類型轉(zhuǎn)換成包裝類型的過程叫做裝箱怜庸。
拆箱：將包裝類型轉(zhuǎn)換成基本類型的過程叫做拆箱垢村。

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

//手動(dòng)裝箱奠支，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(dòng)拆箱倍谜，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 版本之后尔崔，為了減少開發(fā)人員的工作，提供了自動(dòng)裝箱與自動(dòng)拆箱的功能褥民。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)拆箱和自動(dòng)裝箱季春，如下方代碼所示：

//自動(dòng)裝箱
Integer one = 1;
//自動(dòng)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(gè)是自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了消返，一個(gè)是手動(dòng)實(shí)現(xiàn)了载弄。至于自動(dòng)拆裝箱具體怎么實(shí)現(xiàn)的我這里不做深入研究。

四撵颊、包裝類的緩存機(jī)制

我們首先來看看以下代碼宇攻，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(shí)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
}

通過上面兩端代碼秦驯，我們發(fā)現(xiàn)修改了值尺碰，第5行代碼的執(zhí)行結(jié)果竟然發(fā)生了改變，為什么呢亲桥？首先厅目，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(dòng)裝箱的過程，也就是自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了 Integer.valueOf 方法路星，其次友绝，==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）先朦，所以顯然最后五行代碼的執(zhí)行結(jié)果沒有什么疑惑的怀薛。既然==比較的是地址，例1的第5行代碼為什么會(huì)是true呢十电，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(gè)私有的靜態(tài)內(nèi)部類象踊，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() {}
}

我們知道魂务，靜態(tài)的內(nèi)部類是在整個(gè) Integer 加載的時(shí)候就已經(jīng)加載完成了孤紧，以上代碼初始化了一個(gè) Integer 類型的叫 cache 的數(shù)組蔑歌，取值范圍是[-128, 127]劫灶。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(duì)象凛俱，只要?jiǎng)?chuàng)建處于緩存范圍的對(duì)象原叮，就使用已實(shí)例好的對(duì)象唯欣。從而避免重復(fù)創(chuàng)建多個(gè)相同的包裝類對(duì)象，提高了使用效率。如果我們用的對(duì)象范圍在[-128, 127]之內(nèi)亭螟，就直接去靜態(tài)區(qū)找對(duì)應(yīng)的對(duì)象，如果用的對(duì)象的范圍超過了這個(gè)范圍，會(huì)幫我們創(chuàng)建一個(gè)新的 Integer 對(duì)象默伍，其實(shí)下面的源代碼就是這個(gè)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钞馁，值的范圍在[-128, 127]，所以直接區(qū)靜態(tài)區(qū)找化借，所以i1和i2指向的地址是同一個(gè)唆迁，所以 i1==i2；而在例2的代碼里唐责，i1 和i2 是200鳞溉，值的范圍不在在[-128, 127]，所以分別創(chuàng)建了一個(gè)新的對(duì)象鼠哥，放在了堆內(nèi)存里熟菲，各自指向了不同的地址，所以地址都不同了朴恳，自然 i1 不等于 i2抄罕。

通過分析源碼我們可以發(fā)現(xiàn)，只有 double 和 float 的自動(dòng)裝箱代碼沒有使用緩存于颖，每次都是 new 新的對(duì)象呆贿，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)樯ィ彺娴倪@些對(duì)象都是經(jīng)常使用到的（如字符做入、-128至127之間的數(shù)字），防止每次自動(dòng)裝箱都創(chuàng)建一次對(duì)象的實(shí)例章母。

五母蛛、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(duì)應(yīng)的默認(rèn)值（比如整型默認(rèn)值是0乳怎，浮點(diǎn)型默認(rèn)值是0.0）

存儲(chǔ)區(qū)域不同

基本數(shù)據(jù)類型是把值保存在棧內(nèi)存里彩郊，包裝類是把對(duì)象放在堆中前弯，然后通過對(duì)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(chǔ)的是值，傳遞的也是值秫逝，一個(gè)改變恕出，另外一個(gè)不變，而包裝類屬于引用數(shù)據(jù)類型违帆，變量空間存儲(chǔ)的是地址(引用)浙巫，傳遞的也是引用，一個(gè)變刷后，另外一個(gè)跟著變的畴。

五、小結(jié)

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

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