深入解释自动装箱的概念

Question

我问：

自动装箱/拆箱是在运行时（JVM）还是编译时（编译器）完成的？

我收到了这个答案：

自动装箱通过编译器将方法调用和类型转换插入到代码中来实现。这些调用和转换在运行时进行处理。

请详细解释一下。

- lowLatency

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你对它有什么不理解的地方？ - Hunter McMillen

我可以更详细地解释，但我不知道哪一部分不清楚。你知道什么是自动装箱吗？ - Jochen

Answer 1

从Java规范中得知：

第5章 转换和提升

在Java编程语言中，每个表达式都有一个类型，可以从表达式的结构以及表达式中提到的字面量、变量和方法的类型推导出来。然而，在某些情况下，可能会在不合适的上下文中编写表达式。有时，这会导致在编译时出现错误。在其他情况下，上下文可能能够接受与表达式类型相关的类型；为了方便起见，而不是要求程序员明确表示类型转换，Java编程语言将表达式的类型隐式转换为其周围上下文可接受的类型。

由此，我们知道即使程序员没有指示类型转换，编译器也会接受特定的表达式。这就是为什么以下代码在编译时不会引发错误的原因。

int i = new Integer(3);
Integer j = 3;

第五章 转换和提升 5.1.7 自动装箱转换

... 在运行时，自动装箱转换如下进行：

如果 p 是 boolean 类型的值，则自动装箱转换将 p 转换为类和类型为 Boolean 的引用 r，使得 r.booleanValue() == p ...

第五章 转换和提升 5.1.8 自动拆箱转换

... 在运行时，自动拆箱转换如下进行：

如果 r 是 Boolean 类型的引用，则自动拆箱转换将 r 转换为 r.booleanValue() ...

这就是在运行时确切发生的事情。

- Rangi Lin

Answer 2

自动装箱和拆箱是编译时过程。

我们可以通过下面描述的小测试来验证：

创建一个Java项目，比如名为'Crap'。在里面，创建一个带有以下内容的.java文件：

public class Crap {

    private Boolean crap;

    public Boolean getCrap() {
        return crap;
    }

    public void setCrap(Boolean crap) {
        System.out.println("lol.. this is crap!!");
        this.crap = crap;
    }
}

构建该项目并将其导出为jar文件，例如crap.jar。

现在创建另一个Java项目，例如名为'Junk'。将crap.jar文件添加到此项目的类路径中，然后创建一个包含以下内容的.java文件：

public class Junk {

    public static void main(String[] args) {
        Crap crap = new Crap();
        crap.setCrap(true);
    }
}

现在，构建Junk项目，并将Junk.java作为Java应用程序运行。它将成功运行，输出将是 lol.. 这太糟糕了!!

现在，修改Crap.java，将布尔值crap修改为小写的boolean以及相应的getter和setter。代码将如下所示：

public class Crap {

    private boolean crap;

    public boolean getCrap() {
        return crap;
    }

    public void setCrap(boolean crap) {
        System.out.println("lol.. this is crap!!");
        this.crap = crap;
    }
}

再次构建此项目并将其导出为crap.jar。将该crap.jar文件放入Junk项目的类路径中（并从其类路径中删除先前的jar文件）。

现在，如果您尝试将Junk.java作为Java应用程序运行，则会收到以下堆栈跟踪：

Exception in thread "main" java.lang.NoSuchMethodError: crap.Crap.setCrap(Ljava/lang/Boolean;) at junk.Junk.main(Junk.java:9)

- ramtech

Answer 3

好的，它说编译器会这样做。因此，它发生在编译时。

这是确保Java的静态类型安全所必需的。

- Jochen

Answer 4

在教程中，它说：

List<Integer> li = new ArrayList<>();
for (int i = 1; i < 50; i += 2)
    li.add(i);

... The compiler does not generate an error because it creates an Integer object from i and adds the object to li. Thus, the compiler converts the previous code to the following at runtime:

List<Integer> li = new ArrayList<>();
for (int i = 1; i < 50; i += 2)
    li.add(Integer.valueOf(i));

因此，转换是通过编译器将方法调用和强制类型转换插入到代码中实现的，在编译时发生但在运行时处理。

- constantem