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(fā)者已經(jīng)寫好的現(xiàn)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(guān)的類，數(shù)學相關(guān)的類等等，有了這些工具類，你會發(fā)現(xiàn)它能很大程度的幫你節(jié)省時間，能很方便的實現(xiàn)你的需求。當然，沒有這些包，你也能實現(xiàn)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?qū)ο蟮木幊陶Z言，但是 Java 中的基本數(shù)據(jù)類型卻不是面向?qū)ο蟮模俏覀冊趯嶋H使用中經(jīng)常需要將基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換成對象，便于操作，比如，集合的操作中，這時，我們就需要將基本類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成對象，所以就出現(xiàn)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(jīng)過包裝的類，那么是將什么包裝起來的呢，顯然這里是將基本類型包裝起來的類。包裝類的作用就是將基本類型轉(zhuǎn)成對象，將基本類型作為對象來處理。
Java 中我們知道，基本數(shù)據(jù)類型有8個，所以對應的包裝類也是8個，包裝類就是基本類型名稱首字母大寫。但Integer 和 Character 例外，它們顯示全稱，如下面表格所示：
| 基本數(shù)據(jù)類型對應包裝類
byteByteshortShortintIntegerlongLongfloatFloatdoubleDoublecharCharacterbooleanBoolean |
二、包裝類的繼承關(guān)系
通過閱讀 Java8 的 API 官方文檔或者看源代碼我們可以得知8個包裝類的繼承關(guān)系如下：
通過以上的繼承關(guān)系圖，我們其實可以這樣記憶，包裝類里面有6個與數(shù)字相關(guān)的都是繼承自 Number 類，而其余兩個不是與數(shù)字相關(guān)的都是默認繼承 Object 類。通過看 API 官方文檔，我們還可以得知這8個包裝類都實現(xiàn)了Serializable , Comparable 接口。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(guān)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(gòu)造方法
8個包裝類都有帶自己對應類型參數(shù)的構(gòu)造方法，其中8個包裝類中除了Character還有構(gòu)造方法重載，參數(shù)是String類型的。
- 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類型與包裝類型的相互轉(zhuǎn)換問題。
- 裝箱：將基本類型轉(zhuǎn)換成包裝類型的過程叫做裝箱。
- 拆箱：將包裝類型轉(zhuǎn)換成基本類型的過程叫做拆箱。
其實，在 JDK1.5 版本之前，是沒有自動拆裝箱的，開發(fā)人員要手動進行裝拆箱：
- //手動裝箱，也就是將基本類型10轉(zhuǎn)換為引用類型
- Integer integer = new Integer(10);
- //或者
- Integer integer1 = Integer.valueOf(10);
- //手動拆箱，也就是將引用類型轉(zhuǎn)換為基本類型
- int num = integer.intValue();
而在在 JDK1.5 版本之后，為了減少開發(fā)人員的工作，提供了自動裝箱與自動拆箱的功能。實現(xiàn)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(zhì)上是一樣得，只不過一個是自動實現(xiàn)了，一個是手動實現(xiàn)了。至于自動拆裝箱具體怎么實現(xiàn)的我這里不做深入研究。
四、包裝類的緩存機制
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(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行代碼實際上是實現(xiàn)了自動裝箱的過程，也就是自動實現(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?nèi)チ私獍b類的緩存機制。
其實看Integer類的源碼我們可以發(fā)現(xiàn)在第780行有一個私有的靜態(tài)內(nèi)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 =
- 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)部類是在整個 Integer 加載的時候就已經(jīng)加載完成了，以上代碼初始化了一個 Integer 類型的叫 cache 的數(shù)組，取值范圍是[-128, 127]。緩存機制的作用就是提前實例化相應范圍數(shù)值的包裝類對象，只要創(chuàng)建處于緩存范圍的對象，就使用已實例好的對象。從而避免重復創(chuàng)建多個相同的包裝類對象，提高了使用效率。如果我們用的對象范圍在[-128, 127]之內(nèi)，就直接去靜態(tài)區(qū)找對應的對象，如果用的對象的范圍超過了這個范圍，會幫我們創(chuàng)建一個新的 Integer 對象，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(qū)靜態(tài)區(qū)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(chuàng)建了一個新的對象，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。
通過分析源碼我們可以發(fā)現(xiàn)，只有 double 和 float 的自動裝箱代碼沒有使用緩存，每次都是 new 新的對象，其它的6種基本類型都使用了緩存策略。 使用緩存策略是因為，緩存的這些對象都是經(jīng)常使用到的(如字符、-128至127之間的數(shù)字)，防止每次自動裝箱都創(chuàng)建一次對象的實例。
五、包裝類和基本數(shù)據(jù)類型的區(qū)別
(1) 默認值不同
包裝類的默認值是null，而基本數(shù)據(jù)類型是對應的默認值(比如整型默認值是0，浮點型默認值是0.0)
(2) 存儲區(qū)域不同
基本數(shù)據(jù)類型是把值保存在棧內(nèi)存里，包裝類是把對象放在堆中，然后通過對象的引用來調(diào)用他們
(3) 傳遞方式不同
基本數(shù)據(jù)類型變量空間里面存儲的是值，傳遞的也是值，一個改變，另外一個不變，而包裝類屬于引用數(shù)據(jù)類型，變量空間存儲的是地址(引用)，傳遞的也是引用，一個變，另外一個跟著變。
五、小結(jié)
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，就是去看官方文檔(API官方文檔地址：
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/)
