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

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。