【Java教程】Day5-04 核心类：包装类与自动装箱

在Java中，数据类型分为两种：基本类型和引用类型。了解它们的区别及相互转换对优化代码非常重要。

1. 基本类型 vs 引用类型

• 基本类型：byte，short，int，long，boolean，float，double，char。

• 引用类型：所有的类 (class) 和接口 (interface)。

基本类型不能赋值为null，而引用类型可以。比如：

javaString s = null;  // 合法int n = null;  // 编译错误

2. 包装类：让基本类型变为对象

Java通过包装类提供了将基本类型转换为引用类型的方式。每种基本类型都有对应的包装类（Wrapper Class）。例如，int有Integer包装类，boolean有Boolean包装类，等等。下面是自定义包装类的示例：

javapublic class Integer {    private int value;​    public Integer(int value) {        this.value = value;    }​    public int intValue() {        return this.value;    }}

这样，Integer类就是int的包装类，允许我们将int作为对象处理。

3. 常见包装类

Java核心库提供了每种基本类型的对应包装类：

可以直接使用这些类而无需自己定义。

javapublic class Main {    public static void main(String[] args) {        int i = 100;        Integer n1 = Integer.valueOf(i);  // 推荐使用静态工厂方法        Integer n2 = Integer.valueOf("100");        System.out.println(n2.intValue());    }}

4. 自动装箱与自动拆箱

Java的自动装箱（Auto Boxing）和自动拆箱（Auto Unboxing）可以在基本类型和包装类型之间自动转换：

• 自动装箱：基本类型转换为包装类对象。

• 自动拆箱：包装类对象转换为基本类型。

javaInteger n = 100;  // 自动装箱int x = n;         // 自动拆箱

这些转换发生在编译阶段，目的是减少开发者的编码工作。

5. 注意事项

尽管装箱和拆箱简化了代码，但也存在性能开销，特别是拆箱时，如果包装类为null，将抛出NullPointerException。

javaInteger n = null;int i = n;  // 会抛出 NullPointerException

6. 包装类是不可变的

包装类对象一旦创建，其内部状态无法更改。以Integer为例：

javapublic final class Integer {    private final int value;}

因此，Integer是不可变类，任何对其状态的修改都会导致创建新的对象。

7. 比较包装类对象

当比较包装类对象时，应避免使用==，而应使用equals()方法。由于Integer是不可变类，Java对于**较小的整数（-128到127）**做了缓存优化，可能会返回相同的实例。因此，==在某些情况下会返回true，但这并不是通用规则。

javaInteger x = 127;Integer y = 127;System.out.println(x == y);  // true，因为缓存优化System.out.println(x.equals(y));  // true​Integer m = 99999;Integer n = 99999;System.out.println(m == n);  // false，返回不同实例System.out.println(m.equals(n));  // true

最佳实践：始终使用equals()方法进行比较。

8. 创建包装类对象的推荐方式

对于包装类对象的创建，推荐使用静态工厂方法而不是new关键字。静态工厂方法可以利用缓存和优化技术，提高性能。

javaInteger n = Integer.valueOf(100);  // 推荐Integer n2 = new Integer(100);  // 不推荐

9. 进制转换

Integer类提供了多个方法用于进制转换。例如：

javapublic class Main {    public static void main(String[] args) {        System.out.println(Integer.toString(100));        // "100" 10进制        System.out.println(Integer.toHexString(100));     // "64" 16进制        System.out.println(Integer.toOctalString(100));   // "144" 8进制        System.out.println(Integer.toBinaryString(100));  // "1100100" 2进制    }}

10. Java包装类型的常用静态变量

包装类还提供了很多实用的静态变量和方法：

• Boolean.TRUE 和 Boolean.FALSE：用于表示boolean值。

• Integer.MAX_VALUE 和 Integer.MIN_VALUE：分别表示int类型的最大值和最小值。

• Long.SIZE 和 Long.BYTES：表示long类型的位数和字节数。

javaBoolean t = Boolean.TRUE;Boolean f = Boolean.FALSE;​int max = Integer.MAX_VALUE; // 2147483647int min = Integer.MIN_VALUE; // -2147483648int sizeOfLong = Long.SIZE;  // 64 (bits)

11. 处理无符号整型

Java不直接支持无符号整数（Unsigned Integers）。不过，可以通过包装类型的静态方法处理。例如，Byte提供了toUnsignedInt()方法来将有符号byte转换为无符号int。

javabyte x = -1;byte y = 127;System.out.println(Byte.toUnsignedInt(x));  // 255System.out.println(Byte.toUnsignedInt(y));  // 127

12. 小结

• 包装类型：用于将基本类型转换为对象类型。

• 自动装箱与拆箱：简化代码，但可能影响性能。

• 不变类：包装类是不可变的，对其对象的修改将创建新对象。

• 比较包装类：始终使用equals()方法进行比较，避免使用==。

• 进制转换：包装类提供了丰富的进制转换方法。

• 性能优化：优先使用静态工厂方法创建包装类对象。

通过理解这些概念，你可以更高效地使用Java中的包装类，同时保持代码的清晰与性能优化。