在 Java 的世界中，对象是一等公民，但 Java 也还是做出了妥协，出于对性能的考虑而保留了 8 种基础数据类型。



本文基于 JDK1.8



但是在某些场景下，无法直接使用基本数据类型，所以还是需要使用对象，Java 的包装类就是这样出现的。

自动装箱和拆箱



看下面的代码：

ArrayList list = new ArrayList();int i = 1;list.add(i); // 装箱;



Java 编译器会自动把基本数据类型转成对象，这个称之为装箱。 到底是怎么做到的呢？看下面的字节码：

// ...12: invokestatic #3 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;15: invokevirtual #10 // Method java/util/ArrayList.add:(Ljava/lang/Object;)Z// ...



简单解释一下 invokestatic 和 invokevirtual，这两个都是 JVM 的指令，前者表示调用 Java 的

静态方法，后者表示调用对象方法。



invokestatic 调用了 Integer.valueOf() 方法，所以装箱实际上就是调用了 Integer.valueOf() 方法。



拆箱也很简单，看下面的代码：

Integer i = 1;int i2 = 1; // 拆箱;



拆箱的字节码如下：

// ... 7: invokevirtual #2 // Method java/lang/Integer.intValue:()I // ...



同理，拆箱实际调用的是 Integer 对象方法 i.intValue()。



从上文可以看出，Java 中基本类型的装箱和拆箱实际上是编译器提供的语法糖，是在编译器层面进行处理的，编译器会将装箱和拆箱编译成调用方法的字节码。在虚拟机层，通过调用方法来实现包装类的装箱和拆箱。



Byte，Short，Long，Float，Double，Boolean，Character 与 Integer 类似。

但是需要注意，还有一个特殊的包装类 Void。 Void 是 void 的包装类，Void 不能被继承，也不能被实例化，仅仅就是一个占位符。



如果一个方法使用 void 修饰，说明方法没有返回值，如果使用 Void 修饰，则该方法只能返回 null。

public Void nullFunc() { return null; // 返回其他值会编译不通过}



Void 常用于反射中，判断一个方法的返回值是不是 void。

for (Method method : VoidDemo.class.getMethods()) { if (method.getReturnType().equals(Void.TYPE)) { // ... }}



包装类的缓存



看下面的代码：

Integer i1 = 200;Integer i2 = 200;System.out.println(i2 == i1); // falseInteger i3 = new Integer(100);Integer i4 = new Integer(100);System.out.println(i3 == i4); // falseInteger i5 = 100;Integer i6 = 100;System.out.println(i5 == i6); // true



上面的代码应该算是一道经典的面试题了。通过上文可知，装箱操作使用的是 Integer.valueOf() 方法，源码如下：

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



关键实现在 IntegerCache 中，在某个范围内的数值可以直接使用已经创建好的对象。IntegerCache 是一个静态内部类，而且不能实例化，仅仅用来缓存 Integer 对象：

private static class IntegerCache { static final int low = -128; // 缓存对象的最小值，不能配置 static final int high; static final Integer cache[]; static { int h = 127; // 缓存对象的最大值可以配置，但是不能超过 Integer的最大值，不能小于 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); h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1); } catch( NumberFormatException nfe) { } } high = h; cache = new Integer[(high - low) + 1]; int j = low; for(int k = 0; k < cache.length; k++) cache[k] = new Integer(j++); assert IntegerCache.high >= 127; } private IntegerCache() {}}



缓存对象的默认大小范围是 -128 ~ 127，正数范围可以根据自己的需要进行调整，负数最小就是 -128，不可以调整。如果不在这个范围内，就会创建新的对象。



上面代码的结果就很清晰了，第一个结果为 false 是因为 200 超出了默认的缓存范围，因此会创建新的对象。第二个结果为 false 是因为直接使用 new 来创建对象，而没有使用缓存对象。第三个结果为 true 是因为刚好在缓存的范围内。



所以在使用 Integer 等包装类生成对象时，不要使用 new 去新建对象，而应该尽可能使用缓存的对象，而且比较两个 Integer 对象时不要使用 ==，而应该使用 equals。



其他的包装类的实现基本类似，只是在对象缓存上的实现有些不同： Byte 的范围刚好是 -128~127，所以都可以直接从缓存中获取对象。 Short 缓存范围也是 -128 ~ 127，而且不可以调整。 Long 的实现与 Short 一致。 Character 因为没有负数，所以缓存范围是 0 ~ 127，也不可以调整范围。 Boolean 的值只有 true 和 false，在类加载的时候直接创建好。 Float，Double 则没有缓存机制，因为是浮点数，可以表示无穷无尽的数，缓存的意义不大。



小心空指针



此外还需要注意的一点就是，使用包装类生成的是对象，是对象就有可能出现空指针异常，在代码中需要进行处理。

Integer integer = null;int i = integer; // NPE