1、包裝類都有哪些？

基本類型都有對(duì)應(yīng)的包裝類型，這些包裝類提供了一種面向?qū)ο蟮姆绞絹?lái)處理基本數(shù)據(jù)類型，允許它們被用于需要對(duì)象的場(chǎng)景，如集合框架、泛型等。

對(duì)應(yīng)關(guān)系：

2、包裝類特點(diǎn)

• 封裝性：所有的包裝類都是 final 類，這意味著它們不能被繼承。這種設(shè)計(jì)確保了包裝類的行為和特性的一致性，從而避免了子類可能引入的不確定性。
• 不可變性：包裝類的實(shí)例一旦被創(chuàng)建后，其中保存的基本數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)就不能再被改變。這種不可變性使得包裝類在多線程環(huán)境中更加安全，避免了因數(shù)據(jù)被意外修改而導(dǎo)致的錯(cuò)誤。
• 提供方法：包裝類封裝了許多實(shí)用的方法，提供了豐富的功能。例如，它們支持?jǐn)?shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換、判斷字符串的大小寫(xiě)、以及獲取最大值和最小值等。
• 繼承關(guān)系：除了 Character 和 Boolean 之外，其他所有的包裝類都繼承自 Number 類。這種繼承關(guān)系使得這些包裝類能夠共享一些通用的功能和特性，例如數(shù)字的比較和轉(zhuǎn)換，這為在不同數(shù)值類型之間的操作提供了一致的接口。

代碼為證（繼承Number類并實(shí)現(xiàn)intValue方法的類）：

 3、為什么會(huì)出現(xiàn)包裝類？

既然有基本類型了，為什么還會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的包裝類？

我覺(jué)得根本原因還是因?yàn)镴ava是面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，基本數(shù)據(jù)類型不能參與面向?qū)ο缶幊蹋?/p>

對(duì)象操作：在Java中，許多集合類和框架方法需要對(duì)象作為參數(shù)，而不是基本數(shù)據(jù)類型。為了滿足這一需求，包裝類提供了將基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為對(duì)象的機(jī)制。通過(guò)使用包裝類，我們可以輕松地在這些方法中傳遞基本數(shù)據(jù)類型。

Null值處理：基本數(shù)據(jù)類型無(wú)法為null，而包裝類則可以。這一特性在某些情況下非常有用，例如在方法參數(shù)中，需要表示可選值或缺省值時(shí)。通過(guò)使用包裝類，我們能夠更靈活地處理這些場(chǎng)景，確保代碼的健壯性和可讀性。這種設(shè)計(jì)使得我們?cè)谔幚頂?shù)據(jù)時(shí)，可以更方便地進(jìn)行null值檢查，并在需要時(shí)安全地進(jìn)行區(qū)分，從而提高了代碼的靈活性。

 4、裝箱與拆箱

裝箱（Boxing）：是將基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的包裝類的過(guò)程。

拆箱（Unboxing）：是將包裝類轉(zhuǎn)換為基本數(shù)據(jù)類型的過(guò)程。

手動(dòng)裝箱、拆箱

手動(dòng)裝箱：使用一個(gè)本地類型的值創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)包裝類對(duì)象的過(guò)程

1 int num = 10;
2  
3 Integer int1 = new Integer(num); // 手動(dòng)裝箱方式一
4  
5 Integer int2 = Integer.valueOf(num); // 手動(dòng)裝箱方式二

手動(dòng)拆箱：使用 Integer 類型對(duì)象的 intValue() 方法來(lái)獲取這個(gè)對(duì)象的 int 值

1 Integer number= new Integer(23);
2 int num = number.intValue(); // 手動(dòng)拆箱

自動(dòng)裝箱、拆箱

Java 5引入了自動(dòng)裝箱（Auto-boxing）和自動(dòng)拆箱（Auto-unboxing）機(jī)制，簡(jiǎn)化了基本數(shù)據(jù)類型與包裝類之間的轉(zhuǎn)換過(guò)程。

自動(dòng)裝箱是將基本數(shù)據(jù)類型自動(dòng)轉(zhuǎn)換為其對(duì)應(yīng)的包裝類對(duì)象的過(guò)程。自動(dòng)裝箱的底層原理其實(shí)就是通過(guò)調(diào)用包裝類的valueOf()方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的；同理自動(dòng)拆箱就是通過(guò)調(diào)用包裝類的xxxValue()方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

以Integer 與 int 舉例：

 Integer x = 2;     // 裝箱 調(diào)用了 Integer.valueOf(2)
 int y = x;         // 拆箱 調(diào)用了 x.intValue()

5、包裝類的緩存池

簡(jiǎn)要介紹

Java中的包裝類緩存機(jī)制是為了優(yōu)化性能和節(jié)省內(nèi)存而設(shè)計(jì)的。

它為整型（Byte、Short、Integer、Long）、字符型（Character）和布爾型（Boolean）的包裝類提供了緩存，確保在這些類型的小范圍值之間可以復(fù)用對(duì)象。而對(duì)于浮點(diǎn)數(shù)類型的包裝類（Float、Double），則沒(méi)有這種緩存機(jī)制，意味著每次都需要?jiǎng)?chuàng)建新的對(duì)象。

這樣一來(lái)，Java在處理常用值時(shí)更加高效，但在浮點(diǎn)數(shù)處理上則相對(duì)簡(jiǎn)單直接。

緩存范圍

對(duì)于 Integer 類，Java會(huì)緩存范圍在 -128 到 127 之間的所有整數(shù)。

對(duì)于 Byte、Short 和 Character 類，緩存的范圍也是類似的。具體范圍如下：

Byte：-128 到 127
Short：-128 到 127
Character：0 到 127（即所有的ASCII字符）
Boolean：只有 true 和 false 兩個(gè)值會(huì)被緩存。

如何觸發(fā)緩存

只有調(diào)用 valueOf() 方法時(shí)，如果要?jiǎng)?chuàng)建的值已經(jīng)被緩存，則會(huì)觸發(fā)緩存機(jī)制。如果要?jiǎng)?chuàng)建的 Integer 對(duì)象的值在預(yù)定范圍內(nèi)，則返回緩存的對(duì)象，如果不在范圍內(nèi)，則直接新創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象。

我們來(lái)查看 Integer 類的 valueOf() 方法的源代碼（valueOf() 方法就是先判斷值是否在緩存池中，如果在的話就直接返回緩存池的內(nèi)容，不存在就創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，跟上面我們所說(shuō)的邏輯是一致）：

 1     /**
 2      * Returns an {@code Integer} instance representing the specified
 3      * {@code int} value.  If a new {@code Integer} instance is not
 4      * required, this method should generally be used in preference to
 5      * the constructor {@link #Integer(int)}, as this method is likely
 6      * to yield significantly better space and time performance by
 7      * caching frequently requested values.
 8      *
 9      * This method will always cache values in the range -128 to 127,
10      * inclusive, and may cache other values outside of this range.
11      *
12      * @param  i an {@code int} value.
13      * @return an {@code Integer} instance representing {@code i}.
14      * @since  1.5
15      */
16     public static Integer valueOf(int i) {
17         if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
18             return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
19         return new Integer(i);
20     }

  編譯器會(huì)在自動(dòng)裝箱過(guò)程調(diào)用 valueOf() 方法，因此多個(gè)值相同且值在緩存池范圍內(nèi)的 Integer 實(shí)例使用自動(dòng)裝箱來(lái)創(chuàng)建，那么就會(huì)引用相同的對(duì)象。

1 Integer m = 123;
2 Integer n = 123;
3 System.out.println(m == n); // true

在 Java 8 中，Integer 緩存池的大小默認(rèn)為 -128~127。

在 jdk 1.8 所有的數(shù)值類緩沖池中，Integer 的緩沖池 IntegerCache 很特殊，這個(gè)緩沖池的下界是 - 128，上界默認(rèn)是 127，但是這個(gè)上界是可調(diào)的，在啟動(dòng) jvm 的時(shí)候，通過(guò) -XX:AutoBoxCacheMax=<size> 來(lái)指定這個(gè)緩沖池的大小，該選項(xiàng)在 JVM 初始化的時(shí)候會(huì)設(shè)定一個(gè)名為 java.lang.IntegerCache.high 系統(tǒng)屬性，然后 IntegerCache 初始化的時(shí)候就會(huì)讀取該系統(tǒng)屬性來(lái)決定上界。

下面是IntegerCache的源碼（其中紅色部分正是獲取系統(tǒng)屬性重新設(shè)置上界的邏輯）

 1     private static class IntegerCache {
 2         static final int low = -128;
 3         static final int high;
 4         static final Integer cache[];
 5 
 6         static {
 7             // high value may be configured by property
 8             int h = 127;
 9             String integerCacheHighPropValue =
10                 sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
11             if (integerCacheHighPropValue != null) {
12                 try {
13                     int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
14                     i = Math.max(i, 127);
15                     // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
16                     h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
17                 } catch( NumberFormatException nfe) {
18                     // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
19                 }
20             }
21             high = h;
22 
23             cache = new Integer[(high - low) + 1];
24             int j = low;
25             for(int k = 0; k < cache.length; k++)
26                 cache[k] = new Integer(j++);
27 
28             // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
29             assert IntegerCache.high >= 127;
30         }
31 
32         private IntegerCache() {}
33     }

驗(yàn)證包裝類的緩存池（以Integer為例）

1 Integer x = new Integer(123);
2 Integer y = new Integer(123);
3 System.out.println(x == y);    // false
4 Integer z = Integer.valueOf(123);
5 Integer k = Integer.valueOf(123);
6 System.out.println(z == k);   // true

6、補(bǔ)充

基本類型與包裝類如何選擇：

• 內(nèi)存占用和性能：基本數(shù)據(jù)類型直接在棧中分配內(nèi)存，占用空間較少，性能更高。而包裝類是對(duì)象類型，需要在堆中分配內(nèi)存，GC管理，因此會(huì)稍微影響性能
• 使用場(chǎng)景：一般來(lái)說(shuō)，在性能要求較高的代碼中，我們優(yōu)先使用基本數(shù)據(jù)類型。而在需要面向?qū)ο蟮膱?chǎng)景下（例如集合類中需要使用對(duì)象類型），我們會(huì)選擇包裝類。包裝類還提供了一些靜態(tài)方法和常量，比如Integer.parseInt()、Double.NaN等，這些方法和屬性是基本數(shù)據(jù)類型所不具備的

基本類型與包裝類==比較：

只要判斷中有基本數(shù)據(jù)類型，則判斷的就是值是否相等，也就是說(shuō)包裝類在這時(shí)會(huì)自動(dòng)拆箱。

1 public class Example {
2     public static void main(String[] args) {
3         Integer i1 = 10;
4         int i2 = 10;
5  
6         System.out.println(i1 == i2);
7     }
8 }

基本類型與包裝類存儲(chǔ)區(qū)別（基本類型（primitive types）和包裝類的存儲(chǔ)位置取決于它們是在哪里聲明）： 

局部變量（Local Variables）

棧（Stack）：如果基本類型是作為方法中的局部變量聲明的，那么它們會(huì)被存儲(chǔ)在棧中。棧用于管理方法調(diào)用和局部變量，具有后進(jìn)先出（LIFO）的行為。自動(dòng)分配和釋放：當(dāng)方法被調(diào)用時(shí)，其局部變量會(huì)在棧上分配空間，并且在方法執(zhí)行完畢后自動(dòng)釋放。

成員變量（Instance Variables）

堆（Heap）：如果基本類型是類的成員變量（即實(shí)例變量），那么它們會(huì)隨著對(duì)象一起被存儲(chǔ)在堆中。每個(gè)對(duì)象都有自己的成員變量副本，這些數(shù)據(jù)與對(duì)象本身一同存放在堆內(nèi)存中。生命周期依賴于對(duì)象：成員變量的生命周期與所屬的對(duì)象相同，只要對(duì)象存在，成員變量就存在；對(duì)象被垃圾回收時(shí)，成員變量也會(huì)被回收。

靜態(tài)變量（Static Variables）

方法區(qū)/元空間（Method Area/Metaspace）：靜態(tài)變量（無(wú)論是否為基本類型）屬于類的一部分，而不是某個(gè)特定的對(duì)象實(shí)例。它們通常存儲(chǔ)在方法區(qū)（Java 7及之前）或元空間（Java 8及之后）。不過(guò)，在某些實(shí)現(xiàn)中，靜態(tài)變量也可能直接存放在堆中，因?yàn)榉椒▍^(qū)本身可以被視為堆的一部分。
共享性：靜態(tài)變量由所有對(duì)象實(shí)例共享，因此它們不是隨單個(gè)對(duì)象創(chuàng)建而創(chuàng)建，而是隨著類加載到 JVM 時(shí)初始化 。

代碼舉例：

 1 public class Example {
 2     // 成員變量，存儲(chǔ)在堆中
 3     int instanceVar;
 4 
 5     // 靜態(tài)變量，存儲(chǔ)在方法區(qū)或元空間
 6     static int staticVar;
 7 
 8     public void method() {
 9         // 局部變量，存儲(chǔ)在棧中
10         int localVar = 10;
11     }
12 }