浅析Java中为什么要设计包装类
目录
- 一、为什么需要包装类
- 二、装箱与拆箱
- 三、不简单的 Integer.valueOf
- 四、Object 类可以接收所有数据类型
- 五、包装类在集合中的广泛使用
- 六、数据类型转换
一、为什么需要包装类
在 Java 中,万物皆对象,所有的操作都要求用对象的形式进行描述。但是 Java 中除了对象(引用类型)还有八大基本类型,它们不是对象。那么,为了把基本类型转换成对象,最简单的做法就是将基本类型作为一个类的属性保存起来,也就是把基本数据类型包装一下,这也就是包装类的由来。
这样,我们先自己实现一个简单的包装类,以包装基本类型 int
为例:
// 包装类 MyInt public class MyInt { private int number; // 基本数据类型 public Int (int number){ // 构造函数,传入基本数据类型 this.number = number; } public int intValue(){ // 取得包装类中的数据 return this.number; } }
测试一下这个包装类:
public static void main(String[] args) { MyInt temp = new Int(100); // 100 是基本数据类型, 将基本数据类型包装后成为对象 int result = temp.intValue(); // 从对象中取得基本数据类型 System.out.println(result); }
当然,我们自己实现的这个包装类非常简单,Java 给我们提供了更完善的内置包装类:
基本类型 | 对应的包装类(位于 java.lang 包中) |
---|---|
byte | Byte |
short | Short |
int | Integer |
long | Long |
float | Float |
double | Double |
char | Character |
boolean | Boolean |
前 6 个类派生于公共的超类 Number
,而 Character
和 Boolean
是 Object
的直接子类。
来看看包装类的声明,以 Integer
为例:
被 final
修饰,也就是说 Java 内置的包装类是无法被继承的。
二、装箱与拆箱
OK,现在我们已经知道了,存在基本数据类型与其对应的包装类,那么,他们之间互相的转换操作就称为装箱与拆箱:
- 装箱:将基本数据类型转换成包装类(每个包装类的构造方法都可以接收各自数据类型的变量)
- 拆箱:从包装类之中取出被包装的基本类型数据(使用包装类的 xxxValue 方法)
下面以 Integer
为例,我们来看看 Java 内置的包装类是如何进行拆装箱的:
Integer obj = new Integer(10); // 自动装箱 int temp = obj.intValue(); // 自动拆箱
可以看出,和上面我们自己写的包装类使用方式基本一样,事实上,Integer
中的这两个方法其底层实现和我们上述写的代码也是差不多的。
不知道各位发现没,value
被声明为 final
了,也就是说一旦构造了包装器,就不允许更改包装在其中的值。
另外,需要注意的是,这种形式的代码是 JDK 1.5 以前的!!!JDK 1.5 之后,Java 设计者为了方便开发提供了自动装箱与自动拆箱的机制,并且可以直接利用包装类的对象进行数学计算。
还是以 Integer
为例我们来看看自动拆装箱的过程:
Integer obj = 10; // 自动装箱. 基本数据类型 int -> 包装类 Integer int temp = obj; // 自动拆箱. Integer -> int obj ++; // 直接利用包装类的对象进行数学计算 System.out.println(temp * obj);
看见没有,基本数据类型到包装类的转换,不需要像上面一样使用构造函数,直接 =
就完事儿;同样的,包装类到基本数据类型的转换,也不需要我们手动调用包装类的 xxxValue 方法了,直接 =
就能完成拆箱。这也是将它们称之为自动的原因。
我们来看看这段代码反编译后的文件,底层到底是什么原理:
Integer obj = Integer.valueOf(10); int temp = obj.intValue();
可以看见,自动装箱的底层原理是调用了包装类的 valueOf
方法,而自动拆箱的底层调用了包装类的 intValue()
方法。
三、不简单的 Integer.valueOf
我们上面已经看过了用于自动拆箱的 intValue
方法的源码,非常简单。接下来咱来看看用于自动装箱的 valueOf
,其他包装类倒没什么好说的,不过 Integer
中的这个方法还是有点东西的:
IntegerCache
又是啥,点进去看看:
IntegerCache
是 Integer
类中的静态内部类,综合这两段代码,我们大概也能知道,IntegerCache
其实就是个缓存,其中定义了一个缓冲区 cache
,用于存储 Integer
类型的数据,缓存区间是 [-128, 127]。
回到 valueOf
的源码:它首先会判断 int 类型的实参 i 是否在可缓存区间内,如果在,就直接从缓存 IntegerCache
中获取对应的 Integer
对象;如果不在缓存区间内,则会 new 一个新的 Integer
对象。
结合这个特性,我们来看一个题目,两种类似的代码逻辑,但是却得到完全相反的结果。:
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 }
我们知道,==
拥有两种应用场景:
- 对于引用类型来说,判断的是内存地址是否相等
- 对于基本类型来说,判断的是值是否相等
从 a1 开始看,由于其值在 InterCache
的缓存区间内,所以这个 Integer
对象会被存入缓存。而在创建 a2 的时候,由于其值和 a1 相等,所以直接从缓存中取出值为 127 的 Integer
对象给 a2 使用,也就是说,a1 和 a2 这两个 Integer
的对象引用都指向同一个地址。
对于 b1 和 b2 来说,由于 128 不在 IntegerCache
的缓存区间内,那就只能自己老老实实开辟空间了,所以 b1 和 b2 指向不同的内存地址。
很显然,由于 InterCache
缓存机制的存在,可能会让我们在编程的时候出现困惑,因此最好使用 .equals
方法来比较 Integer
值是否相等。Integer
重写了 .equals
方法:
当然,其他包装类虽然没有缓存机制,但是也都重载了 .equals
方法,用于根据值来判断是否相等。因此,得出结论,使用 equals
方法来比较两个包装类对象的值。
四、Object 类可以接收所有数据类型
综上,有了自动拆装箱机制,基本数据类型可以自动的被转为包装类,而 Object
是所有类的父类,也就是说,Object
可以接收所有的数据类型了(引用类型、基本类型)!!!
不信你可以试试,直接用 Object
类接收一个基本数据类型 int
,完全是可以的。
Object obj = 10; int temp = (Integer) obj;
解释一下上面这段代码发生了什么,下面这张图很重要,大家仔细看:
五、包装类在集合中的广泛使用
其实包装类最常见的使用就是在集合中,因为集合不允许存储基本类型的数据,只能存储引用类型的数据。那如果我们想要存储 1、2、3 这样的基本类型数据怎么办?举个例子,我们可以如下声明一个 Integer
对象的数组列表:
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
往这个列表中添加 int
型数据:
list.add(3);
上面这个调用在底层将会发生自动装箱操作:
list.add (Integer.valueOf(3));
基本数据类型 int
会被转换成 Integer
对象存入集合中。
我们再来从这个集合中根据某个下标 i 获取对应的 Integer
对象,并用基本数据类型 int
接收:
int n = list.get(i);
上面这个调用在底层将会发生自动拆箱操作:
int n = list.get(i).intValue();
六、数据类型转换
另外,除了在集合中的广泛应用,包装类还包含一个重要功能,那就是提供将String型数据变为基本数据类型的方法,使用几个代表的类做说明:
Integer
:
Double
:
Boolean
:
这些方法均被 static
标识,也就是说它们被各自对应的所有对象共同维护,直接通过类名访问该方法。举个例子:
String str = "10"; int temp = Integer.parseInt(str);// String -> int System.out.println(temp * 2); // 20
需要特别注意的是:Character
类里面并不存在字符串变为字符的方法,因为 String
类中已经有一个 charAt()
的方法可以根据索引取出字符内容。
以上就是浅析Java中为什么要设计包装类的详细内容,更多关于Java 设计包装类的资料请关注我们其它相关文章!