基本型態與Wrapper Classes

基本型態Primitive Type

Java提供基本型態如下

數字相關short,int,long,double,float

字元char

boolean

注意！在Java中，char與boolean跟數字(Number)沒關係。在C++，char與boolean是整數型態，詳細內容請見:

• C++ char字元
• C++ bool

包裝類別Wrapper Classes

Java還提供對映基本型態的類別，稱為包裝類別。

類別圖

由圖中可發現，Boolean與Character不是Number的子類別。

包裝類別的組成

組成公式

由Header表頭12byte + 基本型態大小 + 自動補齊(Alignment gap)所組成。

所謂自動補齊，包裝類別是以8byte為一個單位，也就是不是8的倍數，就會自動補齊成8byte的倍數。

例:

Short 12(表頭) + 2(基本型態) = 14

以上相加只有14，並非8的倍數，所以自動補齊2byte，就變成16，16為8的倍數。

Short 12(表頭) + 2(基本型態) + 2(自動補齊) = 16

其它包裝類別的組成

Byte 12(表頭) + 1(基本型態) + 3(自動補齊) = 16

Double 12(表頭) + 8(基本型態) + 4(自動補齊) = 24 要為8的倍數

Integer 12(表頭) + 4(基本型態) + 0(自動補齊) = 16

Character 12(表頭) + 2(基本型態) + 2(自動補齊) = 16

Java Object Layout

可使用Java Object Layout物件佈局，查看產生的記憶體大小。

基本型態與包裝類別記憶體大小

非Number類型

Number類型

記憶體位置

什麼是Stack？什麼是Heap？

Stack與Heap都是記憶體空間，Stack放變數與基本型態(char, int, long, float…)，Heap放由類別產生的物件(Character, Integer, Long, Float, Double)。詳見Java Memory Model

基本型態優點

從上面的表格中，可以發現基本型態與包裝類別佔用的記憶體大小差距很大。

基本型態占用記憶體小，不用像包裝類別要建立物件，要被記憶體回收釋放記憶體，int[]陣列比Integer[]陣列更省記憶體空間。

基本型態使用CPU0指令集，使用加法(ADD)減法(SUB)乘(MUL)除(DIV)、XOR、AND、OR…暫存器操作，所以速度很快。

為什麼要用包裝類別？

那為什麼使用包裝類別呢？因為基本型態只能做基本運算，如果要用到集合List或泛型，或使用包裝類別的方法(如Integer.compareTo())就要用到包裝類別了。

基本型態與包裝類別功能分類

結論

需要高效數學運算，使用基本型態。

使用物件相關的程式，使用包裝類別。

裝箱與拆箱

裝箱

裝箱英文是boxing，是把基本型態轉成包裝類別。

語法

包裝類別.valueOf(基本型態)

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// 基本型態
int n1 = 10;

// 基本型態 -> 包裝類別
Integer integer1 = Integer.valueOf(n1);

自動裝箱

jdk1.5時推出自動裝箱(Auto boxing)的功能，不用使用valueOf()的方法。

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int n2 = 100;
// 基本資料型態 -> 物件
Integer integer2 = n2;

拆箱

拆箱英文是unboxing，是把包裝類別轉成基本型態。

語法

包裝類別.intValue(基本型態)

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int n1 = 10;
// 基本型態 -> 包裝類別
Integer integer1 = Integer.valueOf(n1);

// 包裝類別 -> 基本資料型態
int i1 = integer1.intValue();

自動拆箱

jdk1.5時推出自動拆箱(Auto unboxing)的功能，不用使用intValue()的方法。

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int n1 = 10;
// 基本型態 -> 包裝類別
Integer integer1 = n1;

// 包裝類別 -> 基本資料型態
int i1 = integer1;

自動拆裝箱原理

自動拆箱裝箱，實際上仍是使用valueOf()與intValue()。

打開Integer原始檔，Mac電腦可使用Cmd+滑鼠對著「Integer」按下左鍵，進入原始檔，找到valueOf()方法，加上中斷點。

在自動裝箱的程式碼也加上中斷點。

啟動Debug執行，搭配「step into」，就會發現會進入valueOf()方法。