4.1 暂住证：包装类与自动装箱

4.1 暂住证：包装类与自动装箱

本节摘要：八个基本类型不进对象世界，包装类是它们进城办事的暂住证；自动装箱拆箱由编译器代劳，代价藏在使用 == 比较与 null 拆箱两处。Integer 对小值区间有缓存，缓存内 == 为真、缓存外为假——同一行代码前后行为不同的事故由此而来。本节用三组实验验证缓存区间与拆箱空指针，并给出工程口径。

为什么 int 进不了集合

第 1 章立的规矩还记得：对象是堆里的档案，变量是指向档案的引用。而 int、double 这些基本类型为了性能直接把值存在栈上，不是引用、没有档案、不继承 Object。这套设计在纯计算里跑得飞快，但撞上对象世界就出问题：集合框架只收引用（第 5 章马上看到），泛型的类型参数也不接受基本类型。总不能为"存一组整数"重写一套集合。

包装类就是解法：八种基本类型各对应一张"暂住证"——Byte、Short、Integer、Long、Float、Double、Character、Boolean。证上除了装着值，还带了一批静态服务：解析字符串、比较大小、进制转换、取上下限。

public class WrapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 5;              // 自动装箱：编译器改为 Integer.valueOf(5)
        int b = a;                  // 自动拆箱：编译器改为 a.intValue()
        Integer c = Integer.valueOf(7);   // 装箱的实质
        int d = c.intValue();             // 拆箱的实质
        System.out.println(a + "," + b + "," + d);   // 输出：5,5,7

        Integer e = a + c;          // 混算：先拆箱相加 再装箱
        System.out.println(e);      // 输出：12

        int x = Integer.parseInt("1024");       // 字符串转整数 最常用的静态服务
        System.out.println(x + 1);              // 输出：1025
        System.out.println(Integer.MAX_VALUE);  // 输出：2147483647 int 的上限
        System.out.println(Integer.toBinaryString(10)); // 输出：1010 十进制转二进制串
    }
}
​

自动装箱拆箱不是运行时机制，是编译期的语法糖：编译器把 Integer a = 5 翻译成 Integer.valueOf(5)，把 int b = a 翻译成 a.intValue()。糖很甜，但两处代价必须知道——都在下面两段代码里。

实验一：缓存区间，同一行代码两种结果

先看一段"见了鬼"的代码。前一组 == 为真，后一组为假，唯一区别是数值大小：

public class CacheDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Integer m = 100, n = 100;
        Integer p = 200, q = 200;
        System.out.println(m == n);   // 输出：true
        System.out.println(p == q);   // 输出：false —— 同样的写法 结果变了
    }
}
​

原因在 valueOf 的实现：Integer 把负一百二十八到正一百二十七这个区间的对象提前造好、放进缓存数组，装箱时值落在区间内就返回缓存里那个共享对象，落在区间外才新建对象。100 两次装箱拿到的是同一个缓存对象，== 比引用自然为真；200 各自新建，两份档案两个编号，== 为假。

图 4-1 Integer 缓存区间：共享对象与新建对象的分界

这个事故阴险在哪？测试数据常常是小数字——单元测试全用 100 以内的值，== 全过；上线后真实数据是金额、是编号，落在区间外，条件判断悄悄失效。八个包装类里，Integer、Short、Byte、Character、Long 有缓存（区间基本同上，Character 是零到一百二十七），Double、Float 没有缓存——浮点值无穷多，缓存没有意义。工程口径一句话：包装类型判等永远用 equals，== 留给基本类型。

实验二：拆箱空指针

第二处代价来自包装类的一个特性：它是引用类型，可以为 null。null 的证没有值，硬要拆箱（当成 int 用），运行时对着 null 调方法，抛空指针异常：

public class NullDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Integer score = null;        // 比如来自数据库 未填分的字段
        // int s = score;           // 拆箱 null 运行时 NullPointerException
        if (score != null) {         // 判空后再用
            int s = score;
            System.out.println(s);
        } else {
            System.out.println("分数缺失 按缺考处理");   // 输出这一行
        }
        // 三元表达式里的混用更隐蔽 两个分支类型不同时都会拆箱
        Integer a = null;
        int r = true ? 1 : a;        // 编译器统一按 int 处理 a 被拆箱 抛异常
        System.out.println(r);
    }
}
​

最后那个三元表达式是真实项目里的高发坑：条件为真似乎用不到 a，但编译器要求两个分支类型一致，把 Integer 分支拆成 int，null 直接炸。判空在包装类上是标配动作，尤其在数据库映射、外部接口解析这些"值可能缺失"的场景。

基本类型还是包装类：选型口径

什么时候用哪个，工程上有稳定共识。默认用基本类型：快、省、不会为 null，局部变量、循环计数、算术参数一律用它。三类场景必须上包装类：一是集合与泛型的类型参数（第 5 章 List 可以、List 不行）；二是实体字段——数据库列可空时，null 与零语义不同（"未登记分数"和"零分"是两回事），Integer 的 null 恰好表达"缺失"；三是需要静态服务的场合——解析、进制转换、取上下限都挂在包装类上。此外的比较用工具方法更稳：两个包装对象判等用 equals；数值比较先拆箱再用比较器或大小判断，不要依赖 == 的歧义行为。

本节要点回顾

• 包装类是基本类型的暂住证：八种各对应一张，证上带值与静态服务；自动装箱拆箱是编译期语法糖，实质是 valueOf 与 intValue
• 缓存区间是 == 事故的根源：Integer 缓存负一百二十八到正一百二十七，区间内共享对象、区间外新建；Double、Float 无缓存
• 包装类判等一律 equals：测试数据小、生产数据大，是这类事故最阴险的组合
• null 拆箱抛空指针：数据库与接口的"缺失值"用 null 表达，用前判空；三元表达式混用分支会隐性拆箱
• 选型口径：默认基本类型，集合泛型、可空字段、静态服务三场景上包装类

值能进城了，文本呢？下一节看 Java 里被讨论最多的一个类：String 为什么把字刻在石头上，以及刻石与草稿纸（StringBuilder）之间的性能账。