通过字节码分析Java中自动装箱和拆箱是如何实现的

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Java中自动装箱和拆箱

装箱（Boxing），也称为包装（Wrapper），是在对象中放置原语类型（primitive type）的过程，以便原语（primitive）可以作为引用对象使用。

这里的primitive type就是Java里面的基本类型，所有的基本类型都有一个与之对应的类。例如，Integer类对应基本类型int。

通常，这些类称为包装器（wrapper）。这些对象包装器类拥有很明显的名字：Integer、Long、Float、Double、Short、Byte、Character、Void和Boolean（前6个类派生于公共的超类Number）。

对象包装器类是不可变的，即一旦构造了包装器，就不允许更改包装在其中的值。同时，对象包装器类还是final，因此不能定义它们的子类。

自动装箱是指通过类型转换(隐式或显式)从值类型中获取引用类型，这部分工作是编译器帮我们来完成的。

我们看一个常见的例子，比如我们创建一个int类型的ArrayList（因为ArrayList的泛型是不允许基本类型的，这里只能使用它们包装类），我们给ArrayList添加元素，再从里面获取元素，一般是这么写的：

// int类型的自动装箱和拆箱
ArrayList<Integer> integerArrayList = new ArrayList<>();
integerArrayList.add(1);
int i = integerArrayList.get(0);

这里分别触发了自动装箱和自动拆箱，这里的add操作触发了一次自动装箱操作，将int转化为Integer；接着从ArrayList里面获取元素，由于我们的目标变量类型是基本类型int，但获取到的元素类型是Integer，所以编译器在这里帮我们做了拆箱的操作。

通过字节码查看自动装箱和自动拆箱是如何实现的

我们经常说自动装箱、自动拆箱，到底是如何个自动法，我们来一个眼见为实，通过查看java代码生成的字节码来看下编译器对我们的代码做了什么。

查看字节码的方式

这里介绍两种查看字节码的方式：

• 第一种，通过javac和javap查看：先通过javac将.java代码编译成.class字节码，然后通过javap分析字节码。

(base) tinytongtongdeMacBook-Pro% javac TestAutoWrapper.java
(base) tinytongtongdeMacBook-Pro% javap -verbose TestAutoWrapper

这样你就能看到你的字节码信息了。

• 第二种，通过IDE插件ASM Bytecode Outline来查看，具体操作方式见插件说明。

查看自动装箱和拆箱的字节码

public static void main(String[] args) {
    // int类型的自动装箱和拆箱
    ArrayList<Integer> integerArrayList = new ArrayList<>();
    integerArrayList.add(1);// 自动装箱
    int i = integerArrayList.get(0);// 自动拆箱
}

我们生成这段java代码的字节码，核心部分如下：

// access flags 0x9
  public static main([Ljava/lang/String;)V
   ...
   L1
    LINENUMBER 15 L1
    ALOAD 1
    ICONST_1
    INVOKESTATIC java/lang/Integer.valueOf (I)Ljava/lang/Integer;
    INVOKEVIRTUAL java/util/ArrayList.add (Ljava/lang/Object;)Z
    POP
   L2
    LINENUMBER 16 L2
    ALOAD 1
    ICONST_0
    INVOKEVIRTUAL java/util/ArrayList.get (I)Ljava/lang/Object;
    CHECKCAST java/lang/Integer
    INVOKEVIRTUAL java/lang/Integer.intValue ()I
    ISTORE 2
   ...

L1部分中的倒数第二行，INVOKEVIRTUAL java/util/ArrayList.add (Ljava/lang/Object;)Z，INVOKEVIRTUAL指令表示一个虚方法调用，这里具体就是我们java代码中的integerArrayList.add(1);，自动装箱发生在哪呢？就在它上面，INVOKESTATIC java/lang/Integer.valueOf (I)Ljava/lang/Integer;，INVOKESTATIC表示静态方法调用，这里对应的Java语句就是Integer#valueOf()方法。

接下来我们看下自动装箱对应的字节码，也就是L2部分，先看INVOKEVIRTUAL java/util/ArrayList.get (I)Ljava/lang/Object;，它对应的java代码是integerArrayList.get(0)，表示从ArrayList里面获取到Integer类型对象。自动拆箱发生在下面，就是NVOKEVIRTUAL java/lang/Integer.intValue ()I这条指令，它对应的java方法是Integer#intValue()方法。

看到这里相信大家对自动装箱和拆箱有一个比较具体的认识了，说白了就是编译器会根据情况替我们做一些工作，通过插入字节码指令来替我们完成装箱和拆箱操作。int对应的装箱方法是Integer#valueOf,拆箱方法是Integer#intValue()。

自动装箱和拆箱的触发时机

我们接着讲下自动装箱和拆箱的触发时机，具体如下：

* 进行 = 赋值操作（装箱或拆箱）
* 进行+，-，*，/混合运算 （拆箱）
* 进行>,<,==比较运算（拆箱）
* 调用equals进行比较（装箱）
* ArrayList,HashMap等集合类 添加基础类型数据时（装箱）

基本类型自动装箱和拆箱方法总结

感兴趣的同学可以自己试下各种操作下，自动装箱和拆箱的表现，查看对应的字节码即可。

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原文发布时间：2020-08-04
本文作者：tinyvampirepudge
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来源：oschina

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