什麼是Java中的自動拆裝箱
本文主要介紹Java中的自動拆箱與自動裝箱的有關知識。
1、基本資料型別
基本型別，或者叫做內建型別，是Java中不同於類(Class)的特殊型別。它們是我們程式設計中使用最頻繁的型別。
Java是一種強型別語言，第一次申明變數必須說明資料型別，第一次變數賦值稱為變數的初始化。
Java基本型別共有八種，基本型別可以分為三類：
字元型別char
布林型別boolean
整數型別byte、short、int、long
浮點數型別float、double。
Java中的數值型別不存在無符號的，它們的取值範圍是固定的，不會隨著機器硬體環境或者作業系統的改變而改變。
實際上，Java中還存在另外一種基本型別void，它也有對應的包裝類java.lang.Void，不過我們無法直接對它們進行操作。
基本資料型別有什麼好處
我們都知道在Java語言中，new一個物件是儲存在堆裡的，我們通過棧中的引用來使用這些物件；所以，物件本身來說是比較消耗資源的。
對於經常用到的型別，如int等，如果我們每次使用這種變數的時候都需要new一個Java物件的話，就會比較笨重。
所以，和C++一樣，Java提供了基本資料型別，這種資料的變數不需要使用new建立，他們不會在堆上建立，而是直接在棧記憶體中儲存，因此會更加高效。
整型的取值範圍
Java中的整型主要包含byte
short、int和long這四種，表示的數字範圍也是從小到大的，之所以表示範圍不同主要和他們儲存資料時所佔的位元組數有關。
先來個簡答的科普，1位元組=8位（bit）。java中的整型屬於有符號數。
先來看計算中8bit可以表示的數字：
最小值：10000000 （-128）(-2^7)
最大值：01111111（127）(2^7-1)
整型的這幾個型別中，
-
byte：byte用1個位元組來儲存，範圍為-128(-2^7)到127(2^7-1)，在變數初始化的時候，byte型別的預設值為0。
-
short：short用2個位元組儲存，範圍為-32,768 (-2^15)到32,767 (2^15-1)，在變數初始化的時候，short型別的預設值為0，一般情況下，因為Java本身轉型的原因，可以直接寫為0。
-
int：int用4個位元組儲存，範圍為-2,147,483,648 (-2^31)到2,147,483,647 (2^31-1)，在變數初始化的時候，int型別的預設值為0。
-
long：long用8個位元組儲存，範圍為-9,223,372,036,854,775,808 (-2^63)到9,223,372,036, 854,775,807 (2^63-1)，在變數初始化的時候，long型別的預設值為0L或0l，也可直接寫為0。
超出範圍怎麼辦
上面說過了，整型中，每個型別都有一定的表示範圍，但是，在程式中有些計算會導致超出表示範圍，即溢位。如以下程式碼：
int i = Integer.MAX_VALUE;
int j = Integer.MAX_VALUE;
int k = i + j;
System.out.println("i (" + i + ") + j (" + j + ") = k (" + k + ")");
輸出結果：i (2147483647) + j (2147483647) = k (-2)
這就是發生了溢位，溢位的時候並不會拋異常，也沒有任何提示。所以，在程式中，使用同類型的資料進行運算的時候，一定要注意資料溢位的問題。
2、包裝型別
Java語言是一個面向物件的語言，但是Java中的基本資料型別卻是不面向物件的，這在實際使用時存在很多的不便，為了解決這個不足，在設計類時為每個基本資料型別設計了一個對應的類進行代表，這樣八個和基本資料型別對應的類統稱為包裝類(Wrapper Class)。
包裝類均位於java.lang包，包裝類和基本資料型別的對應關係如下表所示
| 基本資料型別 | 包裝類 |
|---|---|
| byte | Byte |
| boolean | Boolean |
| short | Short |
| char | Character |
| int | Integer |
| long | Long |
| float | Float |
| double | Double |
在這八個類名中，除了Integer和Character類以後，其它六個類的類名和基本資料型別一致，只是類名的第一個字母大寫即可。
為什麼需要包裝類
很多人會有疑問，既然Java中為了提高效率，提供了八種基本資料型別，為什麼還要提供包裝類呢？
這個問題，其實前面已經有了答案，因為Java是一種面嚮物件語言，很多地方都需要使用物件而不是基本資料型別。比如，在集合類中，我們是無法將int 、double等型別放進去的。因為集合的容器要求元素是Object型別。
為了讓基本型別也具有物件的特徵，就出現了包裝型別，它相當於將基本型別“包裝起來”，使得它具有了物件的性質，並且為其添加了屬性和方法，豐富了基本型別的操作。
3、拆箱與裝箱
那麼，有了基本資料型別和包裝類，肯定有些時候要在他們之間進行轉換。比如把一個基本資料型別的int轉換成一個包裝型別的Integer物件。
我們認為包裝類是對基本型別的包裝，所以，把基本資料型別轉換成包裝類的過程就是打包裝，英文對應於boxing，中文翻譯為裝箱。
反之，把包裝類轉換成基本資料型別的過程就是拆包裝，英文對應於unboxing，中文翻譯為拆箱。
在Java SE5之前，要進行裝箱，可以通過以下程式碼：
Integer i = new Integer(10);
4、自動拆箱與自動裝箱
在Java SE5中，為了減少開發人員的工作，Java提供了自動拆箱與自動裝箱功能。
自動裝箱: 就是將基本資料型別自動轉換成對應的包裝類。
自動拆箱：就是將包裝類自動轉換成對應的基本資料型別。
Integer i =10; //自動裝箱
int b= i; //自動拆箱
Integer i=10 可以替代 Integer i = new Integer(10);，這就是因為Java幫我們提供了自動裝箱的功能，不需要開發者手動去new一個Integer物件。
5、自動裝箱與自動拆箱的實現原理
既然Java提供了自動拆裝箱的能力，那麼，我們就來看一下，到底是什麼原理，Java是如何實現的自動拆裝箱功能。
我們有以下自動拆裝箱的程式碼：
public static void main(String[]args){
Integer integer=1; //裝箱
int i=integer; //拆箱
}
對以上程式碼進行反編譯後可以得到以下程式碼：
public static void main(String[]args){
Integer integer=Integer.valueOf(1);
int i=integer.intValue();
}
從上面反編譯後的程式碼可以看出，int的自動裝箱都是通過Integer.valueOf()方法來實現的，Integer的自動拆箱都是通過integer.intValue來實現的。如果讀者感興趣，可以試著將八種類型都反編譯一遍 ，你會發現以下規律：
自動裝箱都是通過包裝類的
valueOf()方法來實現的.自動拆箱都是通過包裝類物件的xxxValue()來實現的。
6、哪些地方會自動拆裝箱
我們瞭解過原理之後，在來看一下，什麼情況下，Java會幫我們進行自動拆裝箱。前面提到的變數的初始化和賦值的場景就不介紹了，那是最簡單的也最容易理解的。
我們主要來看一下，那些可能被忽略的場景。
場景一、將基本資料型別放入集合類
我們知道，Java中的集合類只能接收物件型別，那麼以下程式碼為什麼會不報錯呢？
List<Integer> li = new ArrayList<>();
for (int i = 1; i < 50; i ++){
li.add(i);
}
將上面程式碼進行反編譯，可以得到以下程式碼：
List<Integer> li = new ArrayList<>();
for (int i = 1; i < 50; i += 2){
li.add(Integer.valueOf(i));
}
以上，我們可以得出結論，當我們把基本資料型別放入集合類中的時候，會進行自動裝箱。
場景二、包裝型別和基本型別的大小比較
有沒有人想過，當我們對Integer物件與基本型別進行大小比較的時候，實際上比較的是什麼內容呢？看以下程式碼：
Integer a=1;
System.out.println(a==1?"等於":"不等於");
Boolean bool=false;
System.out.println(bool?"真":"假");
對以上程式碼進行反編譯，得到以下程式碼：
Integer a=1;
System.out.println(a.intValue()==1?"等於":"不等於");
Boolean bool=false;
System.out.println(bool.booleanValue?"真":"假");
可以看到，包裝類與基本資料型別進行比較運算，是先將包裝類進行拆箱成基本資料型別，然後進行比較的。
場景三、包裝型別的運算
有沒有人想過，當我們對Integer物件進行四則運算的時候，是如何進行的呢？看以下程式碼：
Integer i = 10;
Integer j = 20;
System.out.println(i+j);
反編譯後代碼如下：
Integer i = Integer.valueOf(10);
Integer j = Integer.valueOf(20);
System.out.println(i.intValue() + j.intValue());
我們發現，兩個包裝型別之間的運算，會被自動拆箱成基本型別進行。
場景四、三目運算子的使用
這是很多人不知道的一個場景，作者也是一次線上的血淋淋的Bug發生後才瞭解到的一種案例。看一個簡單的三目運算子的程式碼：
boolean flag = true;
Integer i = 0;
int j = 1;
int k = flag ? i : j;
很多人不知道，其實在int k = flag ? i : j;這一行，會發生自動拆箱。反編譯後代碼如下：
boolean flag = true;
Integer i = Integer.valueOf(0);
int j = 1;
int k = flag ? i.intValue() : j;
這其實是三目運算子的語法規範：當第二，第三位運算元分別為基本型別和物件時，其中的物件就會拆箱為基本型別進行操作。
因為例子中，flag ? i : j;片段中，第二段的i是一個包裝型別的物件，而第三段的j是一個基本型別，所以會對包裝類進行自動拆箱。如果這個時候i的值為null，那麼久會發生NPE。（自動拆箱導致空指標異常）
場景五、函式引數與返回值
這個比較容易理解，直接上程式碼了：
//自動拆箱
public int getNum1(Integer num) {
return num;
}
//自動裝箱
public Integer getNum2(int num) {
return num;
}
7、自動拆裝箱與快取
Java SE的自動拆裝箱還提供了一個和快取有關的功能，我們先來看以下程式碼，猜測一下輸出結果：
public static void main(String... strings) {
Integer integer1 = 3;
Integer integer2 = 3;
if (integer1 == integer2)
System.out.println("integer1 == integer2");
else
System.out.println("integer1 != integer2");
Integer integer3 = 300;
Integer integer4 = 300;
if (integer3 == integer4)
System.out.println("integer3 == integer4");
else
System.out.println("integer3 != integer4");
}
我們普遍認為上面的兩個判斷的結果都是false。雖然比較的值是相等的，但是由於比較的是物件，而物件的引用不一樣，所以會認為兩個if判斷都是false的。
在Java中，==比較的是物件應用，而equals比較的是值。
所以，在這個例子中，不同的物件有不同的引用，所以在進行比較的時候都將返回false。奇怪的是，這裡兩個類似的if條件判斷返回不同的布林值。
上面這段程式碼真正的輸出結果：
integer1 == integer2
integer3 != integer4
原因就和Integer中的快取機制有關。在Java 5中，在Integer的操作上引入了一個新功能來節省記憶體和提高效能。整型物件通過使用相同的物件引用實現了快取和重用。
適用於整數值區間-128 至 +127。
只適用於自動裝箱。使用建構函式建立物件不適用。
具體的程式碼實現可以閱讀Java中整型的快取機制一文，這裡不再闡述。
我們只需要知道，當需要進行自動裝箱時，如果數字在-128至127之間時，會直接使用快取中的物件，而不是重新建立一個物件。
其中的javadoc詳細的說明了快取支援-128到127之間的自動裝箱過程。最大值127可以通過-XX:AutoBoxCacheMax=size修改。
實際上這個功能在Java 5中引入的時候,範圍是固定的-128 至 +127。後來在Java 6中，可以通過java.lang.Integer.IntegerCache.high設定最大值。
這使我們可以根據應用程式的實際情況靈活地調整來提高效能。到底是什麼原因選擇這個-128到127範圍呢？因為這個範圍的數字是最被廣泛使用的。 在程式中，第一次使用Integer的時候也需要一定的額外時間來初始化這個快取。
在Boxing Conversion部分的Java語言規範(JLS)規定如下：
如果一個變數p的值是：
-128至127之間的整數(§3.10.1)
true 和 false的布林值 (§3.10.3)
‘\u0000’至 ‘\u007f’之間的字元(§3.10.4)
範圍內的時，將p包裝成a和b兩個物件時，可以直接使用a==b判斷a和b的值是否相等。
8、自動拆裝箱帶來的問題
當然，自動拆裝箱是一個很好的功能，大大節省了開發人員的精力，不再需要關心到底什麼時候需要拆裝箱。但是，他也會引入一些問題。
包裝物件的數值比較，不能簡單的使用
==，雖然-128到127之間的數字可以，但是這個範圍之外還是需要使用equals比較。
前面提到，有些場景會進行自動拆裝箱，同時也說過，由於自動拆箱，如果包裝類物件為null，那麼自動拆箱時就有可能丟擲NPE。
如果一個for迴圈中有大量拆裝箱操作，會浪費很多資源。
