Java 中為什么設計了包裝類
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全文脈絡思維導圖如下：
1. 為什么需要包裝類
在 Java 中，萬物皆對象，所有的操作都要求用對象的形式進行描述。但是 Java 中除了對象(引用類型)還有八大基本類型，它們不是對象。那么，為了把基本類型轉換成對象，最簡單的做法就是「將基本類型作為一個類的屬性保存起來」，也就是把基本數據類型包裝一下，這也就是包裝類的由來。
這樣，我們先自己實現一個簡單的包裝類，以包裝基本類型 int 為例：
- // 包裝類 MyInt
- public class MyInt {
- private int number; // 基本數據類型
- public Int (int number){ // 構造函數,傳入基本數據類型
- this.number = number;
- }
- public int intValue(){ // 取得包裝類中的數據
- return this.number;
- }
- }
測試一下這個包裝類：
- public static void main(String[] args) {
- MyInt temp = new Int(100); // 100 是基本數據類型, 將基本數據類型包裝后成為對象
- int result = temp.intValue(); // 從對象中取得基本數據類型
- System.out.println(result);
- }
當然，我們自己實現的這個包裝類非常簡單，Java 給我們提供了更完善的內置包裝類：
| 基本類型 | 對應的包裝類（位于 java.lang 包中） |
|---|---|
| byte | Byte |
| short | Short |
| int | Integer |
| long | Long |
| float | Float |
| double | Double |
| char | Character |
| boolean | Boolean |
前 6 個類派生于公共的超類 Number，而 Character 和 Boolean 是 Object 的直接子類。
來看看包裝類的聲明，以 Integer 為例：
被 final 修飾，也就是說 Java 內置的「包裝類是無法被繼承的」。
2. 裝箱與拆箱
OK，現在我們已經知道了，存在基本數據類型與其對應的包裝類，那么，他們之間互相的轉換操作就稱為裝箱與拆箱：
- 裝箱：將基本數據類型轉換成包裝類(每個包裝類的構造方法都可以接收各自數據類型的變量)
- 拆箱：從包裝類之中取出被包裝的基本類型數據(使用包裝類的 xxxValue 方法)
下面以 Integer 為例，我們來看看 Java 內置的包裝類是如何進行拆裝箱的：
- Integer obj = new Integer(10); // 自動裝箱
- int temp = obj.intValue(); // 自動拆箱
可以看出，和上面我們自己寫的包裝類使用方式基本一樣，事實上，Integer 中的這兩個方法其底層實現和我們上述寫的代碼也是差不多的。
不知道各位發現沒，value 被聲明為 final 了，也就是說「一旦構造了包裝器，就不允許更改包裝在其中的值」。
另外，需要注意的是，這種形式的代碼是 「JDK 1.5 以前」的!!!「JDK 1.5 之后」，Java 設計者為了方便開發提供了「自動裝箱」與「自動拆箱」的機制，并且可以直接利用包裝類的對象進行數學計算。
還是以 Integer 為例我們來看看自動拆裝箱的過程：
- Integer obj = 10; // 自動裝箱. 基本數據類型 int -> 包裝類 Integer
- int temp = obj; // 自動拆箱. Integer -> int
- obj ++; // 直接利用包裝類的對象進行數學計算
- System.out.println(temp * obj);
看見沒有，基本數據類型到包裝類的轉換，不需要像上面一樣使用構造函數，直接 = 就完事兒;同樣的，包裝類到基本數據類型的轉換，也不需要我們手動調用包裝類的 xxxValue 方法了，直接 = 就能完成拆箱。這也是將它們稱之為自動的原因。
我們來看看這段代碼反編譯后的文件，底層到底是什么原理：
- Integer obj = Integer.valueOf(10);
- int temp = obj.intValue();
可以看見，自動裝箱的底層原理是調用了包裝類的 valueOf 方法，而自動拆箱的底層調用了包裝類的 intValue() 方法。
3. 不簡單的 Integer.valueOf
我們上面已經看過了用于自動拆箱的 intValue 方法的源碼，非常簡單。接下來咱來看看用于自動裝箱的 valueOf，其他包裝類倒沒什么好說的，不過 Integer 中的這個方法還是有點東西的：
IntegerCache 又是啥，點進去看看：
IntegerCache 是 Integer 類中的靜態內部類，綜合這兩段代碼，我們大概也能知道，IntegerCache 其實就是個「緩存」，其中定義了一個緩沖區 cache，用于存儲 Integer 類型的數據，「緩存區間是 [-128, 127]」。
回到 valueOf 的源碼：它首先會判斷 int 類型的實參 i 是否在可緩存區間內，如果在，就直接從緩存 IntegerCache 中獲取對應的 Integer 對象;如果不在緩存區間內，則會 new 一個新的 Integer 對象。
結合這個特性，我們來看一個題目，兩種類似的代碼邏輯，但是卻得到完全相反的結果。：
- public static void main(String args[]) {
- Integer a1 = 127;
- Integer a2 = 127;
- System.out.println(a1 == a2); // true
- Integer b1 = 128;
- Integer b2 = 128;
- System.out.println(b1 == b2); // false
- }
我們知道，== 擁有兩種應用場景：
- 對于引用類型來說，判斷的是內存地址是否相等
- 對于基本類型來說，判斷的是值是否相等
從 a1 開始看，由于其值在 InterCache 的緩存區間內，所以這個 Integer 對象會被存入緩存。而在創建 a2 的時候，由于其值和 a1 相等，所以直接從緩存中取出值為 127 的 Integer 對象給 a2 使用，也就是說，a1 和 a2 這兩個 Integer 的對象引用都指向同一個地址。
對于 b1 和 b2 來說，由于 128 不在 IntegerCache 的緩存區間內，那就只能自己老老實實開辟空間了，所以 b1 和 b2 指向不同的內存地址。
很顯然，由于 InterCache 緩存機制的存在，可能會讓我們在編程的時候出現困惑，因此最好使用 .equals 方法來比較 Integer 值是否相等。Integer 重寫了 .equals 方法：
當然，其他包裝類雖然沒有緩存機制，但是也都重載了 .equals 方法，用于根據值來判斷是否相等。因此，得出結論，「使用 equals 方法來比較兩個包裝類對象的值」。
4. Object 類可以接收所有數據類型
綜上，有了自動拆裝箱機制，基本數據類型可以自動的被轉為包裝類，而 Object 是所有類的父類，也就是說，「Object 可以接收所有的數據類型了」(引用類型、基本類型)!!!
不信你可以試試，直接用 Object 類接收一個基本數據類型 int，完全是可以的。
- Object obj = 10;
- int temp = (Integer) obj;
解釋一下上面這段代碼發生了什么，下面這張圖很重要，大家仔細看：
5. 包裝類在集合中的廣泛使用
其實包裝類最常見的使用就是在集合中，因為集合不允許存儲基本類型的數據，只能存儲引用類型的數據。那如果我們想要存儲 1、2、3 這樣的基本類型數據怎么辦?舉個例子，我們可以如下聲明一個 Integer對象的數組列表：
- ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
往這個列表中添加 int 型數據：
- list.add(3);
上面這個調用在底層將會發生自動裝箱操作：
- int n = list.get(i);
基本數據類型 int 會被轉換成 Integer 對象存入集合中。
我們再來從這個集合中根據某個下標 i 獲取對應的 Integer 對象，并用基本數據類型 int 接收：
int n = list.get(i);
上面這個調用在底層將會發生自動拆箱操作：
- int n = list.get(i).intValue();
6. 數據類型轉換
另外，除了在集合中的廣泛應用，包裝類還包含一個重要功能，那就是提供將String型數據變為基本數據類型的方法，使用幾個代表的類做說明：
Integer：
Double：
Boolean：
這些方法均被 static 標識，也就是說它們被各自對應的所有對象共同維護，直接通過類名訪問該方法。舉個例子：
String str = "10";int temp = Integer.parseInt(str);// String -> intSystem.out.println(temp * 2); // 20
需要特別注意的是：Character 類里面并不存在字符串變為字符的方法，因為 String 類中已經有一個 charAt()的方法可以根據索引取出字符內容。
