Java工具類—包裝類

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，能很方便的實作你的需求，當然，沒有這些包，你也能實作你的需求，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、為什么需要包裝類？

我們知道 Java 語言是一個面向物件的編程語言，但是 Java 中的基本資料型別卻不是面向物件的，但是我們在實際使用中經常需要將基本資料型別轉換成物件，便于操作，比如，集合的操作中，這時，我們就需要將基本型別資料轉化成物件，所以就出現了包裝類，

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，顯然這里是將基本型別包裝起來的類，包裝類的作用就是將基本型別轉成物件，將基本型別作為物件來處理，

Java 中我們知道，基本資料型別有8個，所以對應的包裝類也是8個，包裝類就是基本型別名稱首字母大寫，但Integer 和 Character 例外，它們顯示全稱，如下面表格所示：

二、包裝類的繼承關系

通過閱讀 Java8 的 API 官方檔案或者看源代碼我們可以得知8個包裝類的繼承關系如下：

通過以上的繼承關系圖，我們其實可以這樣記憶，包裝類里面有6個與數字相關的都是繼承自 Number 類，而其余兩個不是與數字相關的都是默認繼承 Object 類，通過看 API 官方檔案，我們還可以得知這8個包裝類都實作了Serializable , Comparable 介面，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、包裝類的構造方法

8個包裝類都有帶自己對應型別引數的構造方法，其中8個包裝類中除了Character還有構造方法多載，引數是String型別的，

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，其實拆裝箱主要應對基本型別與包裝型別的相互轉換問題，

• 裝箱：將基本型別轉換成包裝型別的程序叫做裝箱，

• 拆箱：將包裝型別轉換成基本型別的程序叫做拆箱，

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，也就是將基本型別10轉換為參考型別
Integer integer = new Integer(10);
//或者
Integer integer1 = Integer.valueOf(10);

//手動拆箱，也就是將參考型別轉換為基本型別
int num = integer.intValue();

而在在 JDK1.5 版本之后，為了減少開發人員的作業，提供了自動裝箱與自動拆箱的功能，實作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作了，一個是手動實作了，至于自動拆裝箱具體怎么實作的我這里不做深入研究，

四、包裝類的快取機制

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，為什么呢？首先，我們需要明確第1行和第2行代碼實際上是實作了自動裝箱的程序，也就是自動實作了 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行結果沒有什么疑惑的，既然比較的是地址，例1的第5行代碼為什么會是true呢，這就需要我們去了解包裝類的快取機制，

其實看Integer類的原始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 =
            https://www.cnblogs.com/yychuyu/p/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 型別的叫 cache 的陣列，取值范圍是[-128, 127]，快取機制的作用就是提前實體化相應范圍數值的包裝類物件，只要創建處于快取范圍的物件，就使用已實體好的物件，從而避免重復創建多個相同的包裝類物件，提高了使用效率，如果我們用的物件范圍在[-128, 127]之內，就直接去靜態區找對應的物件，如果用的物件的范圍超過了這個范圍，會幫我們創建一個新的 Integer 物件，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，值的范圍在[-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，值的范圍不在在[-128, 127]，所以分別創建了一個新的物件，放在了堆記憶體里，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，

通過分析原始碼我們可以發現，只有 double 和 float 的自動裝箱代碼沒有使用快取，每次都是 new 新的物件，其它的6種基本型別都使用了快取策略，
使用快取策略是因為，快取的這些物件都是經常使用到的（如字符、-128至127之間的數字），防止每次自動裝箱都創建一次物件的實體，

五、包裝類和基本資料型別的區別

• 默認值不同

包裝類的默認值是null，而基本資料型別是對應的默認值（比如整型默認值是0，浮點型默認值是0.0）

• 存盤區域不同

基本資料型別是把值保存在堆疊記憶體里，包裝類是把物件放在堆中，然后通過物件的參考來呼叫他們

• 傳遞方式不同

基本資料型別變數空間里面存盤的是值，傳遞的也是值，一個改變，另外一個不變，而包裝類屬于參考資料型別，變數空間存盤的是地址(參考)，傳遞的也是參考，一個變，另外一個跟著變，

五、小結

? 以上就是我對于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，就是去看官方檔案（API官方檔案地址：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/）

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