Java是如何实现拆箱和装箱的？通过字节码来解析原理！

发表于 2024-05-22 更新于 2024-05-31 分类于 JVM 阅读次数：本文字数： 2k 阅读时长 ≈ 2 分钟

你好，我是猿java。

Java 是一种强类型语言，然而在 Java中Integer类型和int类型两种不同类型的数字却能正常地进行数学运算（比如，加减乘除），为什么？今天我们就来聊聊其背后的秘密：拆箱和装箱。

什么是拆箱和装箱？

拆箱和装箱，其实是Java 5引入的一个语法糖，是将 Java的8种基本数据类型与其对应的包装类之间自动转换的过程，如下图：

装箱，将基本数据类型转换为对应的包装类对象的过程
拆箱，将包装类对象转换为对应的基本数据类型的过程

如下代码：Integer a 加上int b能正确的得出结果3，其中就包含装箱和拆箱的过程。

public class UnboxingAndPackingTest {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 1;
        int b = 2;
        int sum = a + b;
        System.out.println(sum);// sum=3
    }
}

如何实现拆箱和装箱？

在上述代码中，我们并没有手动去执行装箱和拆箱，说明这个过程是编译器自动完成的，那么，编译器是如何完成装箱和拆箱的？为了更好地说明装箱和拆箱的原理，我们还是延用上面的示例代码，通过字节码层面来进行分析。

我们通过 javap -c UnboxingAndPackingTest指令，对字节码进行反编译，如下截图：

装箱

将上述装箱的字节码摘出来，如下：

1
2
3

0: iconst_1
1: invokestatic  #2  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
4: astore_1

字节码的解释如下：

iconst_1 将整数常量1 压入操作数栈
invokestatic #2 调用Integer.valueOf(int)方法，将整数1 装箱为Integer对象
astore_1 将装箱后的Integer对象存储到局部变量表的索引1 处（即变量 a)

因此，Integer a = 1在字节码层面是调用了Integer.valueOf(int)方法，将整数1 装箱为Integer对象。

拆箱

将上述拆箱的字节码摘出来，如下：

7: aload_1
8: invokevirtual #3   // Method java/lang/Integer.intValue:()I
11: iload_2
12: iadd
13: istore_3

字节码的解释如下：

aload_1 将局部变量表索引1 的Integer对象加载到操作数栈
invokevirtual #3 调用了Integer.intValue()方法，将Integer对象拆箱为原始类型int
iload_2 将局部变量表索引2 的int值（即变量 b）加载到操作数栈
iadd 将两个int值相加
istore_3 将相加后的结果存储到局部变量表索引3 处（即变量 sum）

通过上述字节码的解析，我们可以清楚地看到Java编译器是如何将装箱和拆箱操作插入到代码中的。具体总结成，装箱操作通过调用Integer.valueOf(int)方法实现，而拆箱操作通过调用Integer.intValue()方法实现。

Integer.valueof()

上述示例的装箱操作是通过调用Integer.valueOf(int)方法实现，因此，我们来看看Integer.valueof()的源码是如何实现的，源码截图如下：

Integer.valueof()方法，首先会检查i是否命中缓存（-128 到 127），如果i在这个范围内，则直接返回缓存中的Integer实例，如果i不在缓存范围内，则创建一个新的Integer实例。
这里特别需要注意，Integer的缓存是-128 到 127，如果对两个 Integer进行比较，一定要特别注意==和equal()的使用。

下面以一个示例来演示Integer类型的==和equal()使用：