Java工具類之：包裝類
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 開發者已經寫好的現成的類，他們其實都可以理解成工具類，比如我們常見的集合類，日期相關的類，數學相關的類等等，有了這些工具類，你會發現它能很大程度的幫你節省時間，能很方便的實現你的需求。當然，沒有這些包，你也能實現你的需求，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、為什麼需要包裝類？
我們知道 Java 語言是一個面向物件的程式語言，但是 Java 中的基本資料型別卻不是面向物件的，但是我們在實際使用中經常需要將基本資料型別轉換成物件，便於操作，比如，集合的操作中，這時，我們就需要將基本型別資料轉化成物件，所以就出現了包裝類。
2、包裝類是什麼呢？
包裝類，顧名思義就是將什麼經過包裝的類，那麼是將什麼包裝起來的呢，顯然這裡是將基本型別包裝起來的類。包裝類的作用就是將基本型別轉成物件，將基本型別作為物件來處理。
Java 中我們知道，基本資料型別有8個，所以對應的包裝類也是8個，包裝類就是基本型別名稱首字母大寫。但Integer 和 Character 例外，它們顯示全稱，如下面表格所示：
| 基本資料型別 | 對應包裝類 |
|---|---|
| byte | Byte |
| short | Short |
| int | Integer |
| long | Long |
| float | Float |
| double | Double |
| char | Character |
| boolean | Boolean |
二、包裝類的繼承關係
通過閱讀 Java8 的 API 官方檔案或者看原始碼我們可以得知8個包裝類的繼承關係如下：
通過以上的繼承關係圖，我們其實可以這樣記憶，包裝類裡面有6個與數字相關的都是繼承自 Number 類，而其餘兩個不是與數字相關的都是預設繼承 Object 類。通過看 API 官方檔案，我們還可以得知這8個包裝類都實現了Serializable , Comparable 介面。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）
接下來關於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、包裝類的構造方法
8個包裝類都有帶自己對應型別引數的構造方法，其中8個包裝類中除了Character還有構造方法過載，引數是String型別的。
Integer one = new Integer(666);
Integer two = new Integer("666");
2、包裝類的自動拆裝箱
在瞭解自動拆裝箱之前，我們得先知道什麼是拆箱和裝箱。其實拆裝箱主要應對基本型別與包裝型別的相互轉換問題。
裝箱：將基本型別轉換成包裝型別的過程叫做裝箱。
拆箱：將包裝型別轉換成基本型別的過程叫做拆箱。
其實，在 JDK1.5 版本之前，是沒有自動拆裝箱的，開發人員要手動進行裝拆箱：
//手動裝箱，也就是將基本型別10轉換為引用型別
Integer integer = new Integer(10);
//或者
Integer integer1 = Integer.valueOf(10);
//手動拆箱，也就是將引用型別轉換為基本型別
int num = integer.intValue();
而在在 JDK1.5 版本之後，為了減少開發人員的工作，提供了自動裝箱與自動拆箱的功能。實現了自動拆箱和自動裝箱，如下方程式碼所示：
//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上是一樣得，只不過一個是自動實現了，一個是手動實現了。至於自動拆裝箱具體怎麼實現的我這裡不做深入研究。
四、包裝類的快取機制
我們首先來看看以下程式碼，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
}
通過上面兩端程式碼，我們發現修改了值，第5行程式碼的執行結果竟然發生了改變，為什麼呢？首先，我們需要明確第1行和第2行程式碼實際上是實現了自動裝箱的過程，也就是自動實現了 Integer.valueOf 方法，其次，比較的是地址，而 equals 比較的是值（這裡的 eauals 重寫了，所以比較的是具體的值），所以顯然最後五行程式碼的執行結果沒有什麼疑惑的。既然比較的是地址，例1的第5行程式碼為什麼會是true呢，這就需要我們去了解包裝類的快取機制。
其實看Integer類的原始碼我們可以發現在第780行有一個私有的靜態內部類，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.
}
}
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() {}
}
我們知道，靜態的內部類是在整個 Integer 載入的時候就已經載入完成了，以上程式碼初始化了一個 Integer 型別的叫 cache 的陣列，取值範圍是[-128, 127]。快取機制的作用就是提前例項化相應範圍數值的包裝類物件，只要建立處於快取範圍的物件，就使用已例項好的物件。從而避免重複建立多個相同的包裝類物件，提高了使用效率。如果我們用的物件範圍在[-128, 127]之內，就直接去靜態區找對應的物件，如果用的物件的範圍超過了這個範圍，會幫我們建立一個新的 Integer 物件，其實下面的原始碼就是這個意思：
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 程式碼裡，i1 和i2 是100，值的範圍在[-128, 127]，所以直接區靜態區找，所以i1和i2指向的地址是同一個，所以 i1==i2；而在例2的程式碼裡，i1 和i2 是200，值的範圍不在在[-128, 127]，所以分別建立了一個新的物件，放在了堆記憶體裡，各自指向了不同的地址，所以地址都不同了，自然 i1 不等於 i2。
通過分析原始碼我們可以發現，只有 double 和 float 的自動裝箱程式碼沒有使用快取，每次都是 new 新的物件，其它的6種基本型別都使用了快取策略。
使用快取策略是因為，快取的這些物件都是經常使用到的（如字元、-128至127之間的數字），防止每次自動裝箱都建立一次物件的例項。
五、包裝類和基本資料型別的區別
- 預設值不同
包裝類的預設值是null，而基本資料型別是對應的預設值（比如整型預設值是0，浮點型預設值是0.0）
- 儲存區域不同
基本資料型別是把值儲存在棧記憶體裡，包裝類是把物件放在堆中，然後通過物件的引用來呼叫他們
- 傳遞方式不同
基本資料型別變數空間裡面儲存的是值，傳遞的也是值，一個改變，另外一個不變，而包裝類屬於引用資料型別，變數空間儲存的是地址(引用)，傳遞的也是引用，一個變，另外一個跟著變。
五、小結
以上就是我對於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，就是去看官方檔案（API官方檔案地址：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/）
公眾號：良許Linux
