Java的包装类
为什么需要包装类
Java 作为典型的面向对象（Object-Oriented Programming, OOP）编程语言，其语法体系中包含 8 种基本数据类型（byte、short、int、long、float、double、char、boolean）。这些基本数据类型属于值类型，并非对象实例，它们无自身的属性和方法，也不具备继承、多态等面向对象核心特性，因此无法直接参与面向对象范式下的操作。
Java 标准库中的大量核心组件均基于对象设计，仅支持处理对象实例，无法直接存储或操作基本数据类型。为填补这一适配性缺口，Java 提供了包装类：包装类将每种基本数据类型封装为对应的类对象，使基本数据类型能够以引用类型的形式参与面向对象的操作体系。
基本数据类型与包装类的对应关系
所有包装类均位于 java.lang 包下，无需手动导入，对应关系如下：
每个基本数据类型都有其对应的引用数据类型包装类：
| 基本数据类型 | 包装类 | 特殊说明 |
|---|---|---|
| byte | Byte | 全缓存（-128~127） |
| short | Short | 缓存 - 128~127 |
| int | Integer | 缓存 - 128~127（可配置上限） |
| long | Long | 缓存 - 128~127 |
| float | Float | 无缓存 |
| double | Double | 无缓存 |
| char | Character | 缓存 0~127（ASCII 字符） |
| boolean | Boolean | 缓存 TRUE/FALSE 两个常量 |
除 Integer/Character 外，其余包装类名称均为基本类型首字母大写
装箱与拆箱
自动拆箱： Java 编译器自动将包装类对象转换为其对应的基本数据类型的过程
java
Integer numObj = 10;
int num = numObj;int num = numObj; 编译器实际做的是 int num = numObj.intValue();，调用的是 Integer.intValue(); 方法
自动装箱： Java 编译器自动将基本数据类型转换为其对应的包装类对象的过程
java
int num = 10;
Integer numObj = num; Integer numObj = 10; 编译器实际做的是 Integer numObj = Integer.valueOf(10);，调用的是 Integer.valueOf(); 方法
极大简化了在基本类型和包装类型之间转换的代码，使代码更简洁、易读，它模糊了基本类型和对象类型在代码中的界限。
包装类属于引用类型，其引用变量可以被赋值为 null（无指向任何对象实例）；而自动拆箱的底层机制是 JVM 自动调用包装类对应的实例方法（如 Integer 调用 intValue()、Double 调用 doubleValue()、Boolean 调用 booleanValue() 等，统称 xxxValue() 方法）。若包装类引用变量的值为 null，意味着该引用未指向任何包装类对象实例，此时调用 xxxValue() 这一实例方法会直接触发 NullPointerException。
不可变性
Java 中所有包装类均属于不可变类（Immutable Class），即包装类对象实例一旦创建完成，其内部承载的核心数值便无法被修改。
包装类的不可变性通过以下核心设计机制严格保障：
首先是包装类用于存储数值的核心成员变量均被 private final 双重关键字修饰
如 java.lang.Integer 的源码定义：
java
public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer> {
// 核心数值成员
private final int value;
// 构造方法
public Integer(int value) {
this.value = value;
}
}private 修饰：核心数值成员仅允许在包装类内部访问，外部代码无法直接读取或修改该数值；
final 修饰：对于基本类型的 final 成员变量，其值在通过构造方法完成初始化后便永久固定，不存在被重新赋值的可能；
无公共修改接口：包装类未提供任何如 setValue() 之类的公共方法，不存在通过方法修改核心数值的路径。
其次是类的不可继承性
所有包装类均被 final 关键字修饰（如 final class Integer），使其无法被继承，这一设计避免了子类通过重写方法篡改核心数值的逻辑，进一步加固了包装类的不可变性。
第三是引用重定向而非对象修改
当对指向包装类对象的引用变量执行赋值操作时，并非改变原有包装类对象的核心数值，而是完成以下过程：
创建一个承载新数值的包装类对象实例，将原引用变量的指向从原有对象切换至该新对象，原有包装类对象若不再被任何引用变量指向，会被 Java 垃圾回收机制标记为可回收，最终被清理。
128陷阱
"128 陷阱" 是 Java 中 Integer 包装类因缓存机制导致的典型现象：
当通过自动装箱（底层调用 Integer.valueOf()）创建值为 -128~127 的 Integer 对象时，JVM 会复用缓存池中的对象；而创建值为 128（及超出 -128~127 范围）的 Integer 对象时，会新建对象实例。此时用 ==（比较引用地址）比较值为 128 的两个 Integer 对象，会出现数值相等但引用不等，返回 false 的结果，这一现象被称为 "128 陷阱"。
Integer 类中的源码如下：
java
private static class IntegerCache {
static final int low = -128;
static final int high;
static final Integer cache[];
static {
// high value may be configured by property
int h = 127;
String integerCacheHighPropValue =
sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
if (integerCacheHighPropValue != null) {
try {
int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
i = Math.max(i, 127);
// Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
} catch( NumberFormatException nfe) {
// If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
}
}
high = h;
cache = new Integer[(high - low) + 1];
int j = low;
for(int k = 0; k < cache.length; k++)
cache[k] = new Integer(j++);
// range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
assert IntegerCache.high >= 127;
}
private IntegerCache() {}
}从源码看出：
Integer 类内部维护了一个静态的 Integer 对象缓存池，这个缓存池默认缓存了 -128 到 127 之间的所有整数对象。Integer.valueOf(int i) 是创建 Integer 对象的核心静态方法，其执行逻辑完全依赖缓存池，如果 i 的值在 -128 到 127 的范围内，方法会直接返回缓存池中预先创建好的对应的 Integer 对象的引用。如果 i 的值超出了这个范围，方法会 new 一个全新的 Integer 对象并返回这个新对象的引用。
equals()
Integer 内重写了 equals() 方法，源码如下：
由源码我们可以知道，Integer 的 equals() 方法是将其拆箱为基本数据类型，比较数值相等性
我们看这样一份代码：
下面分析输出结果：
System.out.println(a == b);→ true：a 和 b 是基本类型 int，== 比较值的相等性；System.out.println(a1 == b1);→ true：a1 和 b1 通过自动装箱赋值相当于 Integer.valueOf(10)，由于 10 在 Integer 缓存范围内（-128~127），所以 a1 和 b1 指向同一个缓存对象，== 比较对象引用地址；System.out.println(a2 == b2);→ false，new Integer(10) 显式创建新对象，无论值是否在缓存范围内，a2 和 b2 指向堆中两个不同对象，== 比较引用地址；System.out.println(a1 == a);→ true：a1 是 Integer 对象，a 是基本类型 int，当包装类与基本类型用 == 比较时，触发自动拆箱 a1.intValue()，实际比较值的相等性；System.out.println(a1.equals(a));→ true：a1.equals(a) 调用 Integer.equals() 方法，触发自动拆箱 a1.intValue()，equals() 比较值的相等性；System.out.println(a1 == a2);→ false：a1 指向缓存对象，a2 指向显式创建的堆对象，== 比较对象引用地址；System.out.println(a == a2);→ true：a 是基本类型，a2 是包装类对象，触发自动拆箱 a2.intValue()，实际比较值相等。