本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號: Hollis

基本數(shù)據(jù)類型

基本類型，或者叫做內(nèi)置類型抠刺，是Java中不同于類(Class)的特殊類型摘昌。它們是我們編程中使用最頻繁的類型。
Java是一種強(qiáng)類型語言罕容，第一次申明變量必須說明數(shù)據(jù)類型，第一次變量賦值稱為變量的初始化锦秒。

Java基本類型共有八種脂崔，基本類型可以分為三類：
字符類型 char
布爾類型 boolean
整數(shù)類型 byte梧喷、short、int汇歹、long
浮點(diǎn)數(shù)類型 float偿凭、double

Java中的數(shù)值類型不存在無符號的，它們的取值范圍是固定的弯囊，不會隨著機(jī)器硬件環(huán)境或者操作系統(tǒng)的改變而改變匾嘱。

實(shí)際上，Java中還存在另外一種基本類型void霎烙，它也有對應(yīng)的包裝類 java.lang.Void悬垃，不過我們無法直接對它們進(jìn)行操作。

基本數(shù)據(jù)類型有什么好處

我們都知道在Java語言中尝蠕，new一個對象是存儲在堆里的看彼，我們通過棧中的引用來使用這些對象；所以闲昭，對象本身來說是比較消耗資源的。

對于經(jīng)常用到的類型鸯绿，如int等，如果我們每次使用這種變量的時候都需要new一個Java對象的話毒返，就會比較笨重舷手。

所以，和C++一樣盆赤，Java提供了基本數(shù)據(jù)類型歉眷，這種數(shù)據(jù)的變量不需要使用new創(chuàng)建，他們不會在堆上創(chuàng)建淑际，而是直接在棧內(nèi)存中存儲扇住，因此會更加高效。

整型的取值范圍

Java中的整型主要包含byte艘蹋、short、int和long這四種咱娶，表示的數(shù)字范圍也是從小到大的强品，之所以表示范圍不同主要和他們存儲數(shù)據(jù)時所占的字節(jié)數(shù)有關(guān)。

先來個簡答的科普琼了，1字節(jié)=8位（bit）夫晌。java中的整型屬于有符號數(shù)。

先來看計算中8bit可以表示的數(shù)字：

最小值：10000000 （-128）(-2^7)
最大值：01111111（127）(2^7-1)

整型的這幾個類型中所袁，

byte：byte用1個字節(jié)來存儲凶掰，范圍為-128(-2^7)到127(27-1)蜈亩，在變量初始化的時候稚配，byte類型的默認(rèn)值為0。
short：short用2個字節(jié)存儲港华，范圍為-32,768 (-2^15)到32,767 (2^15-1)道川，在變量初始化的時候，short類型的默認(rèn)值為0立宜，一般情況下冒萄，因?yàn)镴ava本身轉(zhuǎn)型的原因，可以直接寫為0赘理。
int：int用4個字節(jié)存儲宦言，范圍為-2,147,483,648 (-2^31)到2,147,483,647 (2^31-1)，在變量初始化的時候商模，int類型的默認(rèn)值為0。
long：long用8個字節(jié)存儲蜘澜，范圍為-9,223,372,036,854,775,808 (-2^63)到9,223,372,036, 854,775,807 (2^63-1)施流，在變量初始化的時候鄙信，long類型的默認(rèn)值為0L或0l瞪醋，也可直接寫為0。

超出范圍怎么辦

上面說過了装诡，整型中银受，每個類型都有一定的表示范圍，但是鸦采，在程序中有些計算會導(dǎo)致超出表示范圍宾巍，即溢出。如以下代碼：

int j = Integer.MAX_VALUE;
int k = i + j;
System.out.println("i (" + i + ") + j (" + j + ") = k (" + k + ")");

輸出結(jié)果：i (2147483647) + j (2147483647) = k (-2)

這就是發(fā)生了溢出渔伯，溢出的時候并不會拋異常顶霞，也沒有任何提示。所以锣吼，在程序中选浑，使用同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的時候，一定要注意數(shù)據(jù)溢出的問題玄叠。

包裝類型

Java語言是一個面向?qū)ο蟮恼Z言古徒，但是Java中的基本數(shù)據(jù)類型卻是不面向?qū)ο蟮模@在實(shí)際使用時存在很多的不便读恃，為了解決這個不足隧膘，在設(shè)計類時為每個基本數(shù)據(jù)類型設(shè)計了一個對應(yīng)的類進(jìn)行代表崎苗，這樣八個和基本數(shù)據(jù)類型對應(yīng)的類統(tǒng)稱為包裝類(Wrapper Class)。

包裝類均位于java.lang包舀寓，包裝類和基本數(shù)據(jù)類型的對應(yīng)關(guān)系如下表所示
基本數(shù)據(jù)類型包裝類

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

為什么需要包裝類

很多人會有疑問胆数，既然Java中為了提高效率，提供了八種基本數(shù)據(jù)類型互墓，為什么還要提供包裝類呢必尼？

這個問題，其實(shí)前面已經(jīng)有了答案篡撵，因?yàn)镴ava是一種面向?qū)ο笳Z言判莉，很多地方都需要使用對象而不是基本數(shù)據(jù)類型。比如育谬，在集合類中券盅，我們是無法將int 、double等類型放進(jìn)去的膛檀。因?yàn)榧系娜萜饕笤厥荗bject類型锰镀。

為了讓基本類型也具有對象的特征，就出現(xiàn)了包裝類型咖刃，它相當(dāng)于將基本類型“包裝起來”泳炉，使得它具有了對象的性質(zhì)，并且為其添加了屬性和方法嚎杨，豐富了基本類型的操作花鹅。

拆箱與裝箱

那么，有了基本數(shù)據(jù)類型和包裝類枫浙，肯定有些時候要在他們之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換刨肃。比如把一個基本數(shù)據(jù)類型的int轉(zhuǎn)換成一個包裝類型的Integer對象。

我們認(rèn)為包裝類是對基本類型的包裝箩帚，所以真友，把基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換成包裝類的過程就是打包裝，英文對應(yīng)于boxing膏潮，中文翻譯為裝箱锻狗。

反之，把包裝類轉(zhuǎn)換成基本數(shù)據(jù)類型的過程就是拆包裝焕参，英文對應(yīng)于unboxing轻纪，中文翻譯為拆箱。

在Java SE5之前叠纷，要進(jìn)行裝箱刻帚，可以通過以下代碼：
Integer i = new Integer(10)

自動拆箱與自動裝箱

在Java SE5中，為了減少開發(fā)人員的工作涩嚣，Java提供了自動拆箱與自動裝箱功能崇众。
自動裝箱: 就是將基本數(shù)據(jù)類型自動轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的包裝類掂僵。

自動拆箱：就是將包裝類自動轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的基本數(shù)據(jù)類型。

Integer i =10;  //自動裝箱
int b= i;     //自動拆箱

Integer i=10 可以替代 Integer i = new Integer(10);顷歌，這就是因?yàn)镴ava幫我們提供了自動裝箱的功能锰蓬，不需要開發(fā)者手動去new一個Integer對象。

自動拆箱與自動裝箱的原理

我們有以下自動拆裝箱的代碼：

    Integer integer=1; //裝箱
    int i=integer; //拆箱
}

對以上代碼進(jìn)行反編譯后可以得到以下代碼：

    Integer integer=Integer.valueOf(1); 
    int i=integer.intValue(); 
}

從上面反編譯后的代碼可以看出眯漩，int的自動裝箱都是通過Integer.valueOf()方法來實(shí)現(xiàn)的芹扭，Integer的自動拆箱都是通過integer.intValue來實(shí)現(xiàn)的。如果讀者感興趣赦抖，可以試著將八種類型都反編譯一遍舱卡，你會發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：

自動裝箱都是通過包裝類的valueOf()方法來實(shí)現(xiàn)的.自動拆箱都是通過包裝類對象的xxxValue()來實(shí)現(xiàn)的。

哪些地方會自動拆箱裝箱

我們了解過原理之后队萤，在來看一下轮锥，什么情況下，Java會幫我們進(jìn)行自動拆裝箱要尔。前面提到的變量的初始化和賦值的場景就不介紹了舍杜，那是最簡單的也最容易理解的。
我們主要來看一下盈电，那些可能被忽略的場景蝴簇。

1.將基本數(shù)據(jù)類型放入集合

我們知道，Java中的集合類只能接收對象類型匆帚，那么以下代碼為什么會不報錯呢？

List<Integer> li = new ArrayList<>();
for (int i = 1; i < 50; i ++){
    li.add(i);
}

將上面代碼進(jìn)行反編譯旁钧，可以得到以下代碼：

List<Integer> li = new ArrayList<>();
for (int i = 1; i < 50; i += 2){
    li.add(Integer.valueOf(i));
}

以上吸重，我們可以得出結(jié)論，當(dāng)我們把基本數(shù)據(jù)類型放入集合類中的時候歪今，會進(jìn)行自動裝箱嚎幸。

2.包裝類型和基本類型的大小比較

有沒有人想過，當(dāng)我們對Integer對象與基本類型進(jìn)行大小比較的時候寄猩，實(shí)際上比較的是什么內(nèi)容呢嫉晶？看以下代碼：

Integer a=1;
System.out.println(a==1?"等于":"不等于");
Boolean bool=false;
System.out.println(bool?"真":"假");

對以上代碼進(jìn)行反編譯，得到以下代碼：

Integer a=1;
System.out.println(a.intValue()==1?"等于":"不等于");
Boolean bool=false;
System.out.println(bool.booleanValue?"真":"假");

可以看到田篇，包裝類與基本數(shù)據(jù)類型進(jìn)行比較運(yùn)算替废，是先將包裝類進(jìn)行拆箱成基本數(shù)據(jù)類型，然后進(jìn)行比較的泊柬。

3.包裝類型的運(yùn)算

有沒有人想過椎镣，當(dāng)我們對Integer對象進(jìn)行四則運(yùn)算的時候，是如何進(jìn)行的呢兽赁？看以下代碼：

Integer i = 10;
Integer j = 20;
System.out.println(i+j);

反編譯后代碼如下：

Integer i = Integer.valueOf(10);
Integer j = Integer.valueOf(20);
System.out.println(i.intValue() + j.intValue());

我們發(fā)現(xiàn)状答，兩個包裝類型之間的運(yùn)算冷守，會被自動拆箱成基本類型進(jìn)行。

4.三目運(yùn)算符

這是很多人不知道的一個場景惊科，作者也是一次線上的血淋淋的Bug發(fā)生后才了解到的一種案例拍摇。看一個簡單的三目運(yùn)算符的代碼：

boolean flag = true;
Integer i = 0;
int j = 1;
int k = flag ? i : j;

很多人不知道馆截，其實(shí)在int k = flag ? i : j;這一行充活，會發(fā)生自動拆箱。反編譯后代碼如下：

boolean flag = true;
Integer i = Integer.valueOf(0);
int j = 1;
int k = flag ? i.intValue() : j;

這其實(shí)是三目運(yùn)算符的語法規(guī)范：當(dāng)?shù)诙镞洌谌徊僮鲾?shù)分別為基本類型和對象時堪唐，其中的對象就會拆箱為基本類型進(jìn)行操作。

因?yàn)槔又校?code>flag ? i : j;片段中翎蹈，第二段的i是一個包裝類型的對象淮菠，而第三段的j是一個基本類型，所以會對包裝類進(jìn)行自動拆箱荤堪。如果這個時候i的值為null合陵，那么就會發(fā)生NPE。(自動拆拆箱導(dǎo)致空指針異常)

5.函數(shù)參數(shù)與返回值

這個比較容易理解澄阳，直接上代碼了：

//自動拆箱
public int getNum1(Integer num) {
 return num;
}
//自動裝箱
public Integer getNum2(int num) {
 return num;
}

自動拆裝箱與緩存

Java SE的自動拆裝箱還提供了一個和緩存有關(guān)的功能拥知，我們先來看以下代碼，猜測一下輸出結(jié)果：

public static void main(String... strings) {

    Integer integer1 = 3;
    Integer integer2 = 3;

    if (integer1 == integer2)
        System.out.println("integer1 == integer2");
    else
        System.out.println("integer1 != integer2");

    Integer integer3 = 300;
    Integer integer4 = 300;

    if (integer3 == integer4)
        System.out.println("integer3 == integer4");
    else
        System.out.println("integer3 != integer4");
}

我們普遍認(rèn)為上面的兩個判斷的結(jié)果都是false碎赢。雖然比較的值是相等的低剔，但是由于比較的是對象，而對象的引用不一樣肮塞，所以會認(rèn)為兩個if判斷都是false的襟齿。

在Java中，==比較的是對象應(yīng)用枕赵，而equals比較的是值猜欺。

所以，在這個例子中拷窜，不同的對象有不同的引用开皿，所以在進(jìn)行比較的時候都將返回false。奇怪的是篮昧，這里兩個類似的if條件判斷返回不同的布爾值赋荆。

上面這段代碼真正的輸出結(jié)果:

integer1 == integer2
integer3 != integer4

原因就和Integer中的緩存機(jī)制有關(guān)。在Java 5中恋谭，在Integer的操作上引入了一個新功能來節(jié)省內(nèi)存和提高性能糠睡。整型對象通過使用相同的對象引用實(shí)現(xiàn)了緩存和重用。

適用于整數(shù)值區(qū)間-128 至 +127疚颊。
只適用于自動裝箱狈孔。使用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對象不適用信认。

具體的代碼實(shí)現(xiàn)可以閱讀Java中整型的緩存機(jī)制一文，這里不再闡述均抽。

我們只需要知道嫁赏，當(dāng)需要進(jìn)行自動裝箱時，如果數(shù)字在-128至127之間時油挥，會直接使用緩存中的對象潦蝇，而不是重新創(chuàng)建一個對象。

其中的javadoc詳細(xì)的說明了緩存支持-128到127之間的自動裝箱過程深寥。最大值127可以通過
-XX:AutoBoxCacheMax=size修改

實(shí)際上這個功能在Java 5中引入的時候,范圍是固定的-128 至 +127攘乒。后來在Java 6中，可以通過java.lang.Integer.IntegerCache.high設(shè)置最大值惋鹅。

這使我們可以根據(jù)應(yīng)用程序的實(shí)際情況靈活地調(diào)整來提高性能则酝。到底是什么原因選擇這個-128到127范圍呢？因?yàn)檫@個范圍的數(shù)字是最被廣泛使用的闰集。在程序中沽讹，第一次使用Integer的時候也需要一定的額外時間來初始化這個緩存。

在Boxing Conversion部分的Java語言規(guī)范(JLS)規(guī)定如下：
如果一個變量p的值是：

-128至127之間的整數(shù)(§3.10.1)

true 和 false的布爾值 (§3.10.3)

‘\u0000’至 ‘\u007f’之間的字符(§3.10.4)

范圍內(nèi)的時武鲁，將p包裝成a和b兩個對象時爽雄，可以直接使用a==b判斷a和b的值是否相等。

自動拆裝箱帶來的問題

當(dāng)然沐鼠，自動拆裝箱是一個很好的功能挚瘟，大大節(jié)省了開發(fā)人員的精力，不再需要關(guān)心到底什么時候需要拆裝箱饲梭。但是刽沾，他也會引入一些問題。

包裝對象的數(shù)值比較排拷，不能簡單的使用==，雖然-128到127之間的數(shù)字可以锅尘，但是這個范圍之外還是需要使用equals比較监氢。
前面提到，有些場景會進(jìn)行自動拆裝箱藤违，同時也說過浪腐，由于自動拆箱，如果包裝類對象為null顿乒，那么自動拆箱時就有可能拋出NPE议街。
如果一個for循環(huán)中有大量拆裝箱操作，會浪費(fèi)很多資源璧榄。

什么是Java的自動拆裝箱