Сегодня речь пойдет об автоупаковке (autoboxing) и распаковке (unboxing). Это одно из существенных изменений, внесенных в JDK 5. Теперь разработчики могут писать более чистый код, но непонимание работы этого механизма может привести к плохой производительности.

Автоупаковка

Это автоматическая инкапсуляция примитивного типа в эквивалентную ему класс-обёртку всякий раз, когда требуется объект данного типа. Про инкапсуляцию и другие принципы ООП существует замечательная статья от ffriend.

Autoboxing происходит:

1. При присвоении значения примитивного типа переменной соответствующего класса-обёртки.
2. При передаче примитивного типа в параметр метода, ожидающего соответствующий ему класс-обёртку.

Примеры

До JDK 5

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
       Integer iOb = new Integer(7);
       Double dOb = new Double(7.0);
       Character cOb = new Character('a');
       Boolean bOb = new Boolean(true);

       method(new Integer(7));
    }

    public static void method(Integer iOb) {
      System.out.println("Integer");
    }
}

Начиная с JDK 5

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
       Integer iOb = 7;
       Double dOb = 7.0;
       Character cOb = 'a';
       Boolean bOb = true;

       method(7);
    }

    public static void method(Integer iOb) {
      System.out.println("Integer");
    }
}

Автораспаковка

Это преобразование класса-обёртки в соответствующий ему примитивный тип. Если при распаковке класс-обёртка был равен null, произойдет исключение java.lang.NullPointerException.

Unboxing происходит:

1. При присвоении экземпляра класса-обёртки переменной соответствующего примитивного типа.
2. В выражениях, в которых один или оба аргумента являются экземплярами классов-обёрток (кроме операции == и !=).
3. При передаче объекта класса-обёртки в метод, ожидающий соответствующий примитивный тип.

Давайте рассмотрит более детально.

1. При присвоении

До JDK 5

int i = iOb.intValue();
double d = dOb.doubleValue();
char c = cOb.charValue();
boolean b = bOb.booleanValue();

Начиная с JDK 5

int i = iOb;
double d = dOb;
char c = cOb;
boolean b = bOb;

2. В выражениях

Так как арифметические операторы и операторы сравнения (исключение == и !=) применяются только к примитивным типам, приходилось делать распаковку вручную, что заметно снижало читабельность выражений, делая их громоздкими, и кода в целом.

Integer iOb1 = new Integer(5);
Integer iOb2 = new Integer(7);
System.out.println(iOb1.intValue() > iOb2.intValue());

Благодаря автораспаковке, мы смело можем писать выражения, не используя методы конвертации. Теперь за этим следит компилятор Java.

System.out.println(iOb1 > iOb2);
System.out.println(iOb1 + iOb2);

При сравнении классов-обёрток оператором == или !=, происходит сравнение по ссылкам, а не по значениям и может возникнуть путаница. Например, как вы думаете, что выведется на экран при исполнении следующего кода?

Integer iOb1 = 100;
Integer iOb2 = 100;
System.out.println(iOb1 == iOb2);

Integer iOb3 = new Integer(120);
Integer iOb4 = new Integer(120);
System.out.println(iOb3 == iOb4);

Integer iOb5 = 200;
Integer iOb6 = 200;
System.out.println(iOb5 == iOb6);

Ответ: в первом случае — true, во втором и третьем — false.
В первом случае фактически вызывается статичный метод java.lang.Integer.valueOf(int), который кэширует значения от -128 до 127 (верхнюю границу можно изменять) и при повторном использовании достает их из так называемого pool (набор инициализированных и готовых к использованию объектов). Во втором происходит явное создание объектов, следовательно они имеют разные ссылки.

3. При передачи в метод

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer iOb  = 10;
        method(iOb);
    }

    public static void method(int i) {
       System.out.println("int");
   }
}

На экран будет выведено int, но стоит отметить, что если для метода реализована перегрузка с соответствующим классом-обёрткой, вызовется именно он.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer iOb  = 10;
        method(iOb);
    }

    public static void method(int i) {
       System.out.println("int");
   }

    public static void method(Integer iOb) { //Будет вызван данный метод
       System.out.println("Integer");
   }
}

Так же следует помнить, что автоупаковка и автораспаковка не работает для массивов.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] iObs = new Integer[] {5, 10, 50, 2, 7};
        method(iObs); //Ошибка компиляции
    }

    public static void method(int ... i) {
       System.out.println("int[]");
   }
}

Плохая производительность

Классы-обёртки неизменяемые, поэтому при каждой автоупаковке (за исключением значений из pool) создается новый объект, что может привести к неразумному расходу памяти.

public static Integer sumBeforeInclusive(Integer number) {
        Integer iOb = number;
        if (number > 1) iOb += sumBeforeInclusive(number - 1);
        return iOb;
    }

Примитивные типы и их классы-обертки