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Java的自动装箱和拆箱源码分析

什么叫装箱&拆箱?将int基本类型转换为Integer包装类型的过程叫做装箱,反之叫拆箱。首先看一段代码publicstaticvoidmain(String[]args){Integera=127,b=127;Integerc=128,d=128;System.out.println(a==b);//trueSystem.out.println(c==d);//false}不知道还有没有人不知道这段代码出现true和false的原因。由此我们引出了Java装箱的这个操作。我们带着疑问去进行分析。装箱(v

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      什么叫装箱 & 拆箱?

      将int基本类型转换为Integer包装类型的过程叫做装箱,反之叫拆箱。

      首先看一段代码

      public static void main(String[] args) {
          Integer a = 127, b = 127;
          Integer c = 128, d= 128;
          System.out.println(a == b); // true
          System.out.println(c == d); // false
      }

      不知道还有没有人不知道这段代码出现true和false的原因。由此我们引出了Java装箱的这个操作。我们带着疑问去进行分析。

      装箱(valueOf())

      public static Integer valueOf(int i) {
          // -128 - 127
          if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
              return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
          return new Integer(i);
      }

      我们可以发现,在最开始有一个判断,如果这个值的范围在[-128,127]之间,那么就从这个缓存(Integer数组)中取,如果不在这个范围那么直接new一个。

      为什么要有[-128,127]的缓存?

      我说说的理解,因为在我们的业务中,可能存在各种状态和标识等Integer类型的字段,这些值一般都是0,1,2,3之类的,而且出现的比较频繁,如果没有缓存,那么就需要频繁的new对象,然后再释放,就非常消耗内存空间,所以对于这个缓存就出现了,可以极大的帮助我们优化一些空间上的浪费。

      为什么是[-128,127]?

      这个我看了一下,具体为什么这里就不详说了,主要还是依赖计算机基础知识,在你了解了什么是原码、反码、补码。就很容易知道为什么是这个范围区间了。

      这个值也是可以通过启动参数进行更改的。

      -XX:AutoBoxCacheMax=(size)

      自动装箱带来的性能问题

      那么看到现在你应该明白上面代码出现不同结果的原因了,那么你有没有想过,比如我们业务中一个for循环中,出现了统计数据类似这样的操作,如果存在自动装箱,那么会出现什么问题?我们看下面一段代码。

      public static void main(String[] args) {
          long startTime = System.currentTimeMillis();
          Integer count = 0;
          // int count = 0;
          for (int i = 0; i < 5000000; i++) {
              count += i;
          }
          System.out.println("计算时长:" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + " ms");
      }
      
      // 执行结果:
      // Integer 计算时长:51 ms
      // int 计算时长:6 ms

      那么通过执行结果可以明显的发现自动装箱频繁的new对象、分配内存,造成时间和空间上的性能损耗。

      小总结

      通过上面的源码阅读和测试分析,我们可以得出结论,我们平时在进行计算统计,或者方法入参的时候,应该尽量的避免这种类型转换的问题。来提升我们整个代码的执行效率。

      拆箱(intValue)

      拆箱总体没有什么复杂的逻辑,直接返回这个数值的基本类型。

      补充:自动装箱、拆箱总是会发生吗?

      其实不一定。看下面的一段示例代码,输出结果已被注释在输出语句后面。

      public static void main(String[] args) {
      // TODO 自动生成的方法存根
      Integer a = 1;
      Integer b = 2;
      Integer c = 3;
      Integer d = 3;
      Integer e = 321;
      Integer f = 321;
      Long g = 3L;
      System.out.println(c==d);//true
      //包装类的==在没有遇到算术运算的情况下不会自动拆箱
      System.out.println(e==f);//false
      System.out.println(c==(a+b));//true
      System.out.println(c.equals(a+b));//true
      System.out.println(g==(a+b));//true
      //equals方法不会处理数据转型关系
      System.out.println(g.equals(a+b));//false
      }

      发生自动装箱、拆箱的情况如下:

      自动装箱:基本类型赋值给包装类型。如:Integer i1 = 1;

      自动拆箱:

      1. 包装类型赋值给基本类型。如:int i2 = new Integer(1);

      2. int类型与Integer类型比较。int类型与Integer类型比较如果值相等则结果总是为true。

      3. Integer类型遇到算术运算

      但是为什么在上例中,System.out.println(c==d);与System.out.println(e==f);输出的结果不一样呢?

      主要是因为Integer.valueOf()方法。Integer的部分源码贴在下面:

        //
         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() {}
          }
          
        public static Integer valueOf(int i) {
              if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
                  return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
              return new Integer(i);
          }

      IntegerCache 是Integer的静态内部类,valueOf()是包装方法。从源码中可以看出,cache是一个缓存数组,当valueOf()方法的入参i在[-128,127]区间内,就会返回缓存数组中的Integer值,否则会重新new一个Integer。

      这就是System.out.println(c==d);与System.out.println(e==f);输出结果不同的原因。c和d在缓存区间内,所以返回的是同一个引用;而e和f不在缓存区间内,返回的都是new Integer,已经不是同一个引用。

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