为什么要有包装类？

news2025/1/10 22:23:20

1、典型回答

在 Java 中，所有的基本类型都会对应一个包装类，如下所示：

之所以要有包装类型的主要原因有以下几个：

面向对象要求：Java 是一门面向对象的编程语言，要求所有的数据都应该是对象。但是，基本数据类型（如 int、char、double等）并不是对象，它们没有成员方法和其他面向对象的特性。为了满足面向对象编程的要求，Java 引入了包装类，将基本数据类型封装成对象，使得它们也具有面向对象的特性。例如集合的操作只能是对象，而不能为基础数据类型
提供了更多的功能和方法：包装类提供了一些额外的方法和功能，例如执行数学运算、比较大小、转换数据类型 Integer.valueOf(n) 等方法
泛型要求：泛型（Generics）是 Java 中很重要的特性，它提供了类型安全和代码重用的功能。但是，泛型要求类型参数必须是对象类型，不能是基本数据类型。因此，如果想在泛型中使用基本数据类型，就需要使用对应的包装类
表示 null 值：包装类可以表示 null 值，而基本数据类型不能。这在某些场景下很有用，比如在接口传参中，如果使用包装类即使前端不传参也不会报错，而使用基本数据类型，如果前端忘记传参就会报错

2、全面剖析

包装类存在的意义是：面向对象编程的要求、提供了更多的功能和方法、泛型要求、以及可以用它来表示 null 值

包装类常用的场景有：

用于泛型数据存储
用于集合类数据存储
方法的参数传递

2.1、定义泛型

泛型类型定义不能为基本数据类型，否则编译期就会报错，如下代码所示：

但使用包装类型则完全没有问题：

2.1、集合类的数据存储

集合类的操作必须是对象，而非基础数据类型，这点大家可能会有疑问，说不对呀，我平常 int 类型也可以直接添加到集合中，如下代码所示：

但你把上面的代码反编译一下就能看出“端倪”，以上代码反编译之后的代码如下：

也就是说，当你使用 int 基本数据类型时，编译器会帮你自动转换成包装类型，所以集合操作的底层还是对象，而非基础数据类型

2.3、方法参数传递

在接口传参中，一定要使用包装类，因为包装类的默认值是 null，所以在使用包装类接收参数时，即使前端没有传递任何参数，那么参数的值就是 null，但程序不会报错；而如果使用的是基本数据类型来接收参数，那么，如果前端忘记传递参数了，程序就会报错（状态码为 500 的内部错误），所以方法传参一定要使用包装类

3、知识扩展

3.1、装箱和拆箱

装箱（Boxing）和拆箱（Unboxing）是 Java 语言中，用于基本数据类型和包装类之间互相转换的过程

装箱是指将基本数据类型转换为对应的包装类对象。Java编译器会自动将基本数据类型转换为对应的包装类对象，这称为自动装箱

例如，将 int 类型的值赋给 Integer 对象：

拆箱是指将包装类对象转换为对应的基本数据类型。同样，Java 编译器会自动将包装类对象转换为对应的基本数据类型，这称为自动拆箱

例如，将 Integer 对象赋给 int 类型的变量：

装箱和拆箱的过程在编译时由编译器自动完成，使得基本数据类型和包装类之间可以方便地进行转换。这样就可以在需要使用包装类的场景（如泛型、集合类、反射等）中传递和操作基本数据类型的值

注意事项

但需要注意的是，装箱和拆箱的过程中可能涉及到对象的创建和销毁，可能会引入额外的开销和性能消耗。因此，在性能要求较高的场景中，应尽量避免频繁的装箱和拆箱操作，以减少额外的开销

3.2、包装类缓存

在 Java 中，对于某些特定的包装类对象，JVM会对其进行缓存，以提高性能和节省内存空间，而这个机制就叫做包装类缓存，也叫做包装类的高速缓存

例如 Integer 的缓存，Integer 类内部实现了一个高速缓存，称为 Integer Cache。这个缓存用于缓存一定范围内的整数对象，以提高性能和减少内存消耗。这个特性在 Java5 及之后的版本中引入

Integer 类对于小整数值（默认范围为 -128 到 127）会在初始化时创建缓存，即预先创建这些整数对象并存储在一个数组中。当代码中需要创建一个该范围内的整数对象时，实际上是从缓存中获取已存在的对象，而不是每次都创建一个新的对象。这样做的好处是，对于常用的小整数值，不会产生大量的重复对象，从而节省了内存和提高了性能。

这个缓存的范围可以通过 JVM 参数进行调整，例如，可以通过设置 -XX:AutoBoxCacheMax=<Size> 来增加缓存的范围。

值得注意的是，对于超过缓存范围的整数值，每次都会创建一个新的 Integer 对象，而不会从缓存中获取。因此，使用整数时要注意是否处于缓存范围，避免在比较整数对象时产生不符合预期的结果

以下是一个简单 Integer 高速缓存的例子：

public class IntegercacheDemo{
    public static void main(string[]args){
        Integer a = 10;  // 缓存范围内的整数，从缓存中获取
        Integer b = 10;  // 缓存范围内的整数，从缓存中获取
        Integer c = 128; // 超出缓存范围，创建新的对象
        Integer d = 128; // 超出缓存范围，创建新的对象
        System.out.println("a == b:" + (a== b));  // 输出:a==b:true，因为a和b引用的是缓存中同一个对象            
        System.out.println("c == d:" + (c== d));  // 输出:c== d:false，因为c和d是两个独立的对象
    }
}

程序执行的结果：