深入理解Java中的int与Integer:三大核心区别

int和Integer的区别一问大家都能说出个1,2,3;但是他们之间的这些区别深挖一下可能就不那么清晰了,本文将详细探讨一下他们之间的三大区别。

一、类型差异

1.1 基本数据类型 VS 引用数据类型

int Integer
范围 :int类型通常使用32位(4字节)来存储整数值,可以表示的范围是从-2,147,483,648 (-2^31)2,147,483,647 (2^31-1)的整数。 对象:整数作为引用类型时,通常被视为对象而不是基本数据类型。这意味着整数对象可以具有属性和方法,并且可以进行面向对象编程的相关操作。
运算:int类型支持常见的算术运算,如加法、减法、乘法和除法。在进行算术运算时,如果结果超出int类型的范围,则可能发生溢出。 封装:整数对象通常会将整数值封装在一个对象中。这可以允许对整数对象进行更多的操作,比如在对象上调用方法、访问对象的属性等。
默认值:在许多编程语言中,未初始化的int变量将被赋予默认值0。 继承和多态:作为引用类型,整数对象可以参与继承和多态的概念。这意味着整数对象可以作为其他类的基类或接口实现,从而实现代码的重用和灵活性。
位操作:int类型可以进行位操作,如按位与、按位或和按位异或等。这些操作可以用于位级别的操作和位掩码。 动态分配:整数对象通常在运行时动态地分配内存空间。这与基本数据类型不同,基本数据类型的内存分配通常是静态的,直接在栈或寄存器上分配。

既然都说了是VS了,那肯定要说一下自动装箱和拆箱。

先上概念:在Java中,int是一种基本数据类型,而Integer是一个包装类(Wrapper Class),用于将int值封装为对象。Java提供了自动装箱(Autoboxing)和自动拆箱(Unboxing)机制,使得intInteger之间的转换更加方便。

  • 自动装箱 是指将基本类型的值自动转换为对应的包装类对象。当我们将一个int值赋给Integer类型的变量时,编译器会自动进行装箱操作,将int值封装为一个Integer对象。
java 复制代码
int num = 10;
Integer obj = num; // 自动装箱 
// 将int类型的变量num赋值给Integer类型的变量obj时,编译器会自动将num装箱为一个Integer对象。
  • 自动拆箱是指将包装类对象自动转换为对应的基本类型值。当我们将一个Integer对象赋给int类型的变量时,编译器会自动进行拆箱操作,将Integer对象中的值提取出来。
java 复制代码
Integer obj = 20;
int num = obj; // 自动拆箱
// 将Integer类型的变量obj赋值给int类型的变量num时,编译器会自动将obj拆箱为一个int值

自动装箱和自动拆箱使得基本类型和对应的包装类之间的转换更加方便,可以在需要使用包装类对象的地方直接使用基本类型,而不需要显式地进行装箱和拆箱操作。

但是,自动装箱和自动拆箱的过程是由编译器在编译时完成的,因此在运行时会有一定的性能开销。此外,由于自动装箱和自动拆箱的机制,intInteger之间的比较操作可能会导致意外的结果,因为基本类型的比较是值比较,而包装类的比较是引用比较。因此,在比较intInteger类型时,建议使用适当的方法,如使用equals()方法进行比较。

1.2 内存占用

存储方式 大小
int 二进制直接存储整数值 32位(4字节)
Integer 对象形式存储,包含int字段 取决于具体实现和优化策略,通常约16字节

int是一种基本数据类型,直接存储整数值,占用的内存空间固定;而Integer是一个包装类,将int值封装为对象,需要额外的内存空间存储对象的元数据和其他成员变量。因此,通常情况下,intInteger占用更少的内存空间。然而,由于Java提供了自动装箱和拆箱的机制,intInteger之间可以相互转换,方便使用。在选择使用int还是Integer时,需要根据实际需求和性能要求进行权衡。

1.3 性能考量

  • Java中的自动装箱和拆箱机制对性能有什么影响?
graph LR A(自动装箱和拆箱机制对性能的影响) B(性能开销) C(自动装箱和拆箱的语义差异) A ---> B A ---> C style B fill:#FFC0CB,stroke:#FFC0CB,stroke-width:2px style C fill:#FFA07A,stroke:#FFA07A,stroke-width:2px
  • 性能开销

自动装箱和拆箱的过程需要在编译时和运行时进行额外的操作,因此会引入一定的性能开销。在装箱时,需要将基本类型转换为对应的包装类对象,而在拆箱时,需要从包装类对象中提取出基本类型的值。这些操作涉及到对象的创建、销毁、类型转换和内存访问等操作,相对于直接使用基本类型,会带来额外的计算和内存开销。在大量的装箱和拆箱操作中,这些开销可能会累积并影响程序的性能。

  • 自动装箱和拆箱的语义差异

自动装箱和拆箱的机制使得基本类型和对应的包装类可以在某些情况下进行隐式转换,这在表面上简化了代码编写。然而,由于基本类型和包装类的语义差异,这种转换可能会导致意外的行为和性能问题。例如,基本类型的比较是值比较,而包装类的比较是引用比较,因此在使用自动装箱和拆箱进行比较时,可能会得到不符合预期的结果。此外,频繁的装箱和拆箱操作可能会导致额外的对象创建和垃圾回收,进一步影响性能和内存管理。

  • 在循环和集合使用int和Integer的性能差异
graph LR A(在循环和集合使用int和Integer的性能差异) B(自动装箱和拆箱开销) C(内存占用) D(比较性能) A ---> B A ---> C A ---> D style B fill:#FFC0CB,stroke:#FFC0CB,stroke-width:2px style C fill:#FFA07A,stroke:#FFA07A,stroke-width:2px style D fill:#FFFFE0,stroke:#FFFFE0,stroke-width:2px
  • 自动装箱和拆箱开销

当将int值存储在集合中时,如果使用Integer作为集合的元素类型,会发生自动装箱的操作。这意味着每次将int转换为Integer对象并存储在集合中时,都会有一定的性能开销。在循环遍历集合时,如果需要将Integer对象拆箱为int值进行计算或比较,也会有一定的性能开销。

  • 内存占用

使用Integer对象作为集合元素时,每个元素占用的内存空间相对较大,因为除了存储int值之外,还需要额外的空间用于对象的元数据和其他成员变量。这可能导致在大量数据存储的情况下,占用更多的内存。

  • 比较性能

在使用int类型的集合时,直接进行基本类型的比较是非常高效的,因为它们是直接比较值。而使用Integer类型的集合时,比较操作涉及到拆箱操作,即将Integer对象转换为int值进行比较。这会引入额外的性能开销。

二、行为差异

2.1 值的比较

  • int的比较直接基于值

  • Integer的比较涉及对象引用和equals()方法

2.2 默认值

  • int的默认值(0)

  • Integer的默认值(null)

2.3 数学运算

  • int的数学运算直接在值上进行

  • Integer的数学运算涉及方法调用

三、使用场景差异

3.1 何时使用int

  • 性能敏感的应用

  • 需要直接值比较的场景

3.2 何时使用Integer

  • 需要对象引用的场景

  • 使用集合框架(如List, Map)时

  • 需要使用null值的场景

四、总结

根据上面的内容我总结了一些intInteger使用的实战建议

graph LR A(实建议) B(不需要特殊功能且对性能要求较高 优先选择int类型) C(在循环中使用int类型进行迭代 避免自动装箱和拆箱的开销) D(集合存储的是基本类型的整数值 考虑使用原生的int数组或专门优化过的集合类型-如FastUtil库) E(使用包装类型 使用Integer.valueOf等方法获取缓存的包装类对象 以减少对象的创建和内存开销) F(谨慎使用自动装箱和拆箱 尽量显式地进行装箱和拆箱操作 以增加代码的可读性并避免意外的行为) A ---> B A ---> C A ---> D A ---> E A ---> F style B fill:#FFC0CB,stroke:#FFC0CB,stroke-width:2px style C fill:#FFA07A,stroke:#FFA07A,stroke-width:2px style D fill:#FFFFE0,stroke:#FFFFE0,stroke-width:2px style E fill:#98FB98,stroke:#98FB98,stroke-width:2px style F fill:#B2FFFF,stroke:#B2FFFF,stroke-width:2px

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