5分钟彻底理解-Java自动装箱、拆箱

什么是自动装箱，拆箱

先抛出定义，Java中基础数据类型与它们的包装类进行运算时，编译器会自动帮我们进行转换，转换过程对程序员是透明的，这就是装箱和拆箱，装箱和拆箱可以让我们的代码更简洁易懂

Java中基础数据类型与它们对应的包装类见下表（共8种）：

原始类型	包装类型
boolean	Boolean
byte	Byte
char	Character
float	Float
int	Integer
long	Long
short	Short
double	Double

当表格中左边列出的基础类型与它们的包装类有如下几种情况时，编译器会自动帮我们进行装箱或拆箱.

进行 = 赋值操作（装箱或拆箱）
进行+，-，*，/混合运算（拆箱）
进行>,<,==比较运算（拆箱）
调用equals进行比较（装箱）
ArrayList,HashMap等集合类添加基础类型数据时（装箱）

我们看一段平常很常见的代码

public void testAutoBox() {
    List<Float> list = new ArrayList<>();
    list.add(1.0f);
    float firstElement = list.get(0);
}

list集合存储的是Float包装类型，我传入的是float基础类型，所以需要进行装箱，而最后的get方法返回的是Float包装类型，我们赋值给float基础类型，所以需要进行拆箱，很简单，安排的明明白白

具体自动装箱，拆箱，代码是如何实现的

既然编译器帮我们自动进行了装箱，拆箱，那么编译器到底做了些什么，要搞清楚这些，最简单直接的方式就是看类经过编译器编译后的字节码，下面是上面一段代码的字节码实现

  public testAutoBox()V
   L0
    LINENUMBER 15 L0
    NEW java/util/ArrayList
    DUP
    INVOKESPECIAL java/util/ArrayList.<init> ()V
    ASTORE 1
   L1
    LINENUMBER 16 L1
    ALOAD 1
    FCONST_1
    INVOKESTATIC java/lang/Float.valueOf (F)Ljava/lang/Float;
    INVOKEINTERFACE java/util/List.add (Ljava/lang/Object;)Z
    POP
   L2
    LINENUMBER 17 L2
    ALOAD 1
    ICONST_0
    INVOKEINTERFACE java/util/List.get (I)Ljava/lang/Object;
    CHECKCAST java/lang/Float
    INVOKEVIRTUAL java/lang/Float.floatValue ()F
    FSTORE 2
   L3
    LINENUMBER 18 L3
    RETURN

L0，对应我们代码的第一行，new了一个ArrayList，并赋值给了1号引用（就是list）。
L1，先加载list到栈顶，然后FCONST_1指令就是从常量池加载1.0f浮点数并压入栈顶（这一块知识，见附录1），然后调用了Float类的静态 valueOf方法，进行装箱，然后调用list的add方法。
L2，先加载list到栈顶，从常量池获取0（float，int，long，double等基础类型初始值都是0），调用list的get方法，检查是否能转换，调用了Float的floatValue方法，进行拆箱，存储得到的浮点数。

所以结果很明显了，以float和Float为例，装箱就是调用Float的valueOf方法new一个Float并赋值，拆箱就是调用Float对象的floatValue方法并赋值返回给float。其他基础类型都是大同小异的，具体可以查看源码。

自动装箱、拆箱中的坑

面试题中经常会有考点就是考察面试者对Java中自动装箱、拆箱是否了解透彻，比如下面这一道面试题？

public void testAutoBox2() {
     //1
     int a = 100;
     Integer b = 100;
     System.out.println(a == b);
     
     //2
     Integer c = 100;
     Integer d = 100;
     System.out.println(c == d);
     
     //3   
     c = 200;
     d = 200;
     System.out.println(c == d);
}

<font color="#dd0000">请问执行结果是多少？</font>

题目很常见啦，客官别见笑，我们来分析一下，

第1段代码，基础类型a与包装类b进行==比较，这时b会拆箱，直接比较值，所以会打印true
第2段代码，二个包装类型，都被赋值了100，所以根据我们之前的解析，这时会进行装箱，调用Integer的valueOf方法，生成2个Integer对象，引用类型==比较，直接比较对象指针，这里我们先给出结论，最后会分析原因，打印 true
跟上面第2段代码类似，只不过赋值变成了200，直接说结论，打印 false

运行结果.png

结果是不是很诡异，我们直接去看Integer类valueOf方法的实现（JDK8的实现）

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

可以看到，这里的实现并不是简单的new Integer，而是用IntegerCache做一个cache，cache的range是可以配置的

private static class IntegerCache {
  static final int low = -128;
  static final int high;
  static final Integer cache[];

  static {
  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++);
  ....

这是IntegerCache静态代码块中的一段，默认Integer cache 的下限是-128，上限默认127，可以配置，所以到这里就清楚了，我们上面当赋值100给Integer时，刚好在这个range内，所以从cache中取对应的Integer并返回，所以二次返回的是同一个对象，所以==比较是相等的，当赋值200给Integer时，不在cache 的范围内，所以会new Integer并返回，当然==比较的结果是不相等的。

以上

附录1：JVM字节码整型的入栈指令有4个，分别是：

iconst（0~5分别对应iconst_0、iconst_1、iconst_2、iconst_3、iconst_4、iconst_5，-1对应iconst_m1）
bipush （-128~127）
sipush （-32768~32767）
ldc （-2147483648~2147483647）