我們都知道，JDK 其實(shí)給我們提供了很多很多 Java 開(kāi)發(fā)者已經(jīng)寫(xiě)好的現(xiàn)成的類(lèi)，他們其實(shí)都可以理解成工具類(lèi)，比如我們常見(jiàn)的集合類(lèi)，日期相關(guān)的類(lèi)，數(shù)學(xué)相關(guān)的類(lèi)等等，有了這些工具類(lèi)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它能很大程度的幫你節(jié)省時(shí)間，能很方便的實(shí)現(xiàn)你的需求。當(dāng)然，沒(méi)有這些包，你也能實(shí)現(xiàn)你的需求，但是你需要時(shí)間，今天我們主要是來(lái)學(xué)習(xí)一下包裝類(lèi)。

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一、包裝類(lèi)介紹

1. 為什么需要包裝類(lèi)?

我們知道 Java 語(yǔ)言是一個(gè)面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，但是 Java 中的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型卻不是面向?qū)ο蟮模俏覀冊(cè)趯?shí)際使用中經(jīng)常需要將基本數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換成對(duì)象，便于操作，比如，集合的操作中，這時(shí)，我們就需要將基本類(lèi)型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成對(duì)象，所以就出現(xiàn)了包裝類(lèi)。

2. 包裝類(lèi)是什么呢?

包裝類(lèi)，顧名思義就是將什么經(jīng)過(guò)包裝的類(lèi)，那么是將什么包裝起來(lái)的呢，顯然這里是將基本類(lèi)型包裝起來(lái)的類(lèi)。包裝類(lèi)的作用就是將基本類(lèi)型轉(zhuǎn)成對(duì)象，將基本類(lèi)型作為對(duì)象來(lái)處理。

Java 中我們知道，基本數(shù)據(jù)類(lèi)型有8個(gè)，所以對(duì)應(yīng)的包裝類(lèi)也是8個(gè)，包裝類(lèi)就是基本類(lèi)型名稱(chēng)首字母大寫(xiě)。

二、包裝類(lèi)的繼承關(guān)系

通過(guò)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(lèi)的繼承關(guān)系如下：

通過(guò)以上的繼承關(guān)系圖，我們其實(shí)可以這樣記憶，包裝類(lèi)里面有6個(gè)與數(shù)字相關(guān)的都是繼承自 Number 類(lèi)，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(lèi)。通過(guò)看 API 官方文檔，我們還可以得知這8個(gè)包裝類(lèi)都實(shí)現(xiàn)了Serializable , Comparable 接口。比如下圖的 Integer 類(lèi)

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

三、包裝類(lèi)的使用方法(基本操作)

接下來(lái)關(guān)于包裝類(lèi)的講解我就講Integer包裝類(lèi)，其他的都依此類(lèi)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(lèi)的構(gòu)造方法

8個(gè)包裝類(lèi)都有帶自己對(duì)應(yīng)類(lèi)型參數(shù)的構(gòu)造方法，其中8個(gè)包裝類(lèi)中除了Character還有構(gòu)造方法重載，參數(shù)是String類(lèi)型的。

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

2. 包裝類(lèi)的自動(dòng)拆裝箱

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

• 裝箱：將基本類(lèi)型轉(zhuǎn)換成包裝類(lèi)型的過(guò)程叫做裝箱。
• 拆箱：將包裝類(lèi)型轉(zhuǎn)換成基本類(lèi)型的過(guò)程叫做拆箱。

其實(shí)，在 JDK1.5 版本之前，是沒(méi)有自動(dòng)拆裝箱的，開(kāi)發(fā)人員要手動(dòng)進(jìn)行裝拆箱：

//手動(dòng)裝箱，也就是將基本類(lèi)型10轉(zhuǎn)換為引用類(lèi)型 
Integer integer = new Integer(10); 
//或者 
Integer integer1 = Integer.valueOf(10); 
 
//手動(dòng)拆箱，也就是將引用類(lèi)型轉(zhuǎn)換為基本類(lèi)型 
int num = integer.intValue(); 

而在在 JDK1.5 版本之后，為了減少開(kāi)發(fā)人員的工作，提供了自動(dòng)裝箱與自動(dòng)拆箱的功能。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)拆箱和自動(dòng)裝箱，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(guò)一個(gè)是自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了，一個(gè)是手動(dòng)實(shí)現(xiàn)了。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、包裝類(lèi)的緩存機(jī)制

我們首先來(lái)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(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(guò)上面兩端代碼，我們發(fā)現(xiàn)修改了值，第5行代碼的執(zhí)行結(jié)果竟然發(fā)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(shí)際上是實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)裝箱的過(guò)程，也就是自動(dòng)實(shí)現(xiàn)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(xiě)了，所以比較的是具體的值)，所以顯然最后五行代碼的執(zhí)行結(jié)果沒(méi)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(huì)是true呢，這就需要我們?nèi)チ私獍b類(lèi)的緩存機(jī)制。

其實(shí)看Integer類(lèi)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(lèi)，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. 
            } 
        } 
        hhigh = 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(tài)的內(nèi)部類(lèi)是在整個(gè) Integer 加載的時(shí)候就已經(jīng)加載完成了，以上代碼初始化了一個(gè) Integer 類(lèi)型的叫 cache 的數(shù)組，取值范圍是[-128, 127]。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(lèi)對(duì)象，只要?jiǎng)?chuàng)建處于緩存范圍的對(duì)象，就使用已實(shí)例好的對(duì)象。從而避免重復(fù)創(chuàng)建多個(gè)相同的包裝類(lèi)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)，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(guò)了這個(gè)范圍，會(huì)幫我們創(chuàng)建一個(gè)新的 Integer 對(duì)象，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，值的范圍在[-128, 127]，所以直接區(qū)靜態(tài)區(qū)找，所以i1和i2指向的地址是同一個(gè)，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(chuàng)建了一個(gè)新的對(duì)象，放在了堆內(nèi)存里，各自指向了不同的地址，所以地址都不同了，自然 i1 不等于 i2。

通過(guò)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(méi)有使用緩存，每次都是 new 新的對(duì)象，其它的6種基本類(lèi)型都使用了緩存策略。 使用緩存策略是因?yàn)椋彺娴倪@些對(duì)象都是經(jīng)常使用到的(如字符、-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。

五、包裝類(lèi)和基本數(shù)據(jù)類(lèi)型的區(qū)別

默認(rèn)值不同：包裝類(lèi)的默認(rèn)值是null，而基本數(shù)據(jù)類(lèi)型是對(duì)應(yīng)的默認(rèn)值(比如整型默認(rèn)值是0，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(lèi)型是把值保存在棧內(nèi)存里，包裝類(lèi)是把對(duì)象放在堆中，然后通過(guò)對(duì)象的引用來(lái)調(diào)用他們

傳遞方式不同：基本數(shù)據(jù)類(lèi)型變量空間里面存儲(chǔ)的是值，傳遞的也是值，一個(gè)改變，另外一個(gè)不變，而包裝類(lèi)屬于引用數(shù)據(jù)類(lèi)型，變量空間存儲(chǔ)的是地址(引用)，傳遞的也是引用，一個(gè)變，另外一個(gè)跟著變。

六、小結(jié)

以上就是我對(duì)于Java包裝類(lèi)的個(gè)人理解，其實(shí)學(xué)習(xí)這些工具類(lèi)還有一個(gè)更好的學(xué)習(xí)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/

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