面試官：兄弟，說說基本類型和包裝類型的區別吧
- 2019 年 10 月 3 日
- 筆記
六年前，我從蘇州回到洛陽，抱著一幅“海歸”的心態，投了不少簡歷，也“約談”了不少面試官，但僅有兩三個令我感到滿意。其中有一位叫老馬，至今還活在我的手機通訊錄里。他當時扔了一個面試題把我砸懵了：說說基本類型和包裝類型的區別吧。
我當時二十三歲，正值青春年華，從事 Java 編程已有 N 年經驗（N < 4），自認為所有的面試題都能對答如流，結果沒想到啊，被“刁難”了——原來洛陽這塊互聯網的荒漠也有技術專家啊。現在回想起來，臉上不自覺地泛起了羞愧的紅暈：主要是自己當時太菜了。不管怎麼說，是時候寫篇文章剖析一下基本類型和包裝類型的區別了。
Java 的每個基本類型都對應了一個包裝類型，比如說 int 的包裝類型為 Integer，double 的包裝類型為 Double。基本類型和包裝類型的區別主要有以下 4 點。
01、包裝類型可以為 null，而基本類型不可以
別小看這一點區別，它使得包裝類型可以應用於 POJO 中，而基本類型則不行。
POJO 是什麼呢？這裡稍微說明一下。
POJO 的英文全稱是 Plain Ordinary Java Object，翻譯一下就是，簡單無規則的 Java 對象，只有屬性欄位以及 setter 和 getter 方法，示例如下。
class Writer {
private Integer age;
private String name;
public Integer getAge() {
return age;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
和 POJO 類似的，還有數據傳輸對象 DTO（Data Transfer Object，泛指用於展示層與服務層之間的數據傳輸對象）、視圖對象 VO（View Object，把某個頁面的數據封裝起來）、持久化對象 PO（Persistant Object，可以看成是與資料庫中的表映射的 Java 對象）。
那為什麼 POJO 的屬性必須要用包裝類型呢？
《阿里巴巴 Java 開發手冊》上有詳細的說明，我們來大聲朗讀一下（預備，起）。
資料庫的查詢結果可能是 null，如果使用基本類型的話，因為要自動拆箱（將包裝類型轉為基本類型，比如說把 Integer 對象轉換成 int 值），就會拋出
NullPointerException的異常。
02、包裝類型可用於泛型，而基本類型不可以
泛型不能使用基本類型，因為使用基本類型時會編譯出錯。
List<int> list = new ArrayList<>(); // 提示 Syntax error, insert "Dimensions" to complete ReferenceType
List<Integer> list = new ArrayList<>();
為什麼呢？因為泛型在編譯時會進行類型擦除，最後只保留原始類型，而原始類型只能是 Object 類及其子類——基本類型是個特例。
03、基本類型比包裝類型更高效
基本類型在棧中直接存儲的具體數值，而包裝類型則存儲的是堆中的引用。
很顯然，相比較於基本類型而言，包裝類型需要佔用更多的記憶體空間。假如沒有基本類型的話，對於數值這類經常使用到的數據來說，每次都要通過 new 一個包裝類型就顯得非常笨重。
03、兩個包裝類型的值可以相同，但卻不相等
兩個包裝類型的值可以相同，但卻不相等——這句話怎麼理解呢？來看一段程式碼就明明白白了。
Integer chenmo = new Integer(10);
Integer wanger = new Integer(10);
System.out.println(chenmo == wanger); // false
System.out.println(chenmo.equals(wanger )); // true
兩個包裝類型在使用“==”進行判斷的時候，判斷的是其指向的地址是否相等。chenmo 和 wanger 兩個變數使用了 new 關鍵字，導致它們在“==”的時候輸出了 false。
而 chenmo.equals(wanger) 的輸出結果為 true，是因為 equals 方法內部比較的是兩個 int 值是否相等。源碼如下。
private final int value;
public int intValue() {
return value;
}
public boolean equals(Object obj) {
if (obj instanceof Integer) {
return value == ((Integer)obj).intValue();
}
return false;
}
瞧，雖然 chenmo 和 wanger 的值都是 10，但他們並不相等。換句話說就是：將“==”操作符應用於包裝類型比較的時候，其結果很可能會和預期的不符。
04、自動裝箱和自動拆箱
既然有了基本類型和包裝類型，肯定有些時候要在它們之間進行轉換。把基本類型轉換成包裝類型的過程叫做裝箱（boxing）。反之，把包裝類型轉換成基本類型的過程叫做拆箱（unboxing）。
在 Java SE5 之前，開發人員要手動進行裝拆箱，比如說：
Integer chenmo = new Integer(10); // 手動裝箱
int wanger = chenmo.intValue(); // 手動拆箱
Java SE5 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。
Integer chenmo = 10; // 自動裝箱
int wanger = chenmo; // 自動拆箱
上面這段程式碼使用 JAD 反編譯後的結果如下所示：
Integer chenmo = Integer.valueOf(10);
int wanger = chenmo.intValue();
也就是說，自動裝箱是通過 Integer.valueOf() 完成的；自動拆箱是通過 Integer.intValue() 完成的。理解了原理之後，我們再來看一道老馬當年給我出的面試題。
// 1）基本類型和包裝類型
int a = 100;
Integer b = 100;
System.out.println(a == b);
// 2）兩個包裝類型
Integer c = 100;
Integer d = 100;
System.out.println(c == d);
// 3）
c = 200;
d = 200;
System.out.println(c == d);
答案是什麼呢？有舉手要回答的嗎？答對的獎勵一朵小紅花哦。
第一段程式碼，基本類型和包裝類型進行 == 比較，這時候 b 會自動拆箱，直接和 a 比較值，所以結果為 true。
第二段程式碼，兩個包裝類型都被賦值為了 100，這時候會進行自動裝箱，那 == 的結果會是什麼呢？
我們之前的結論是：將“==”操作符應用於包裝類型比較的時候，其結果很可能會和預期的不符。那結果是 false？但這次的結果卻是 true，是不是感覺很意外？
第三段程式碼，兩個包裝類型重新被賦值為了 200，這時候仍然會進行自動裝箱，那 == 的結果會是什麼呢？
吃了第二段程式碼的虧後，是不是有點懷疑人生了，這次結果是 true 還是 false 呢？扔個硬幣吧，哈哈。我先告訴你結果吧，false。
為什麼？為什麼？為什麼呢？
事情到了這一步，必須使出殺手鐧了——分析源碼吧。
之前我們已經知道了，自動裝箱是通過 Integer.valueOf() 完成的，那我們就來看看這個方法的源碼吧。
public static Integer valueOf(int i) {
if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
return new Integer(i);
}
難不成是 IntegerCache 在作怪？你猜對了！
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;
int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
i = Math.max(i, 127);
h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
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;
}
}
大致瞟一下這段程式碼你就全明白了。-128 到 127 之間的數會從 IntegerCache 中取，然後比較，所以第二段程式碼（100 在這個範圍之內）的結果是 true，而第三段程式碼（200 不在這個範圍之內，所以 new 出來了兩個 Integer 對象）的結果是 false。
看完上面的分析之後，我希望大家記住一點：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對象，而不是重新創建一個對象。
自動裝拆箱是一個很好的功能，大大節省了我們開發人員的精力，但也會引發一些麻煩，比如下面這段程式碼，性能就很差。
long t1 = System.currentTimeMillis();
Long sum = 0L;
for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE;i++) {
sum += i;
}
long t2 = System.currentTimeMillis();
System.out.println(t2-t1);
sum 由於被聲明成了包裝類型 Long 而不是基本類型 long，所以 sum += i 進行了大量的拆裝箱操作（sum 先拆箱和 i 相加，然後再裝箱賦值給 sum），導致這段程式碼運行完花費的時間足足有 2986 毫秒；如果把 sum 換成基本類型 long，時間就僅有 554 毫秒，完全不一個等量級啊。
