Java中的基础数据类型及其包装类

目录

一、基础数据类型

1.介绍

2.存储方式

二 、包装类

1.介绍

2.自动装箱和拆箱机制

​​3. 自动装箱和拆箱的缓存机制

3.1 Integer 缓存池（-128 ~ 127）

3.2 其他包装类的缓存​​

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一、基础数据类型

1.介绍

       在 Java 中，​​基础数据类型（Primitive Data Types）​​ 是语言内置的基本数据类型，它们不是对象，而是直接存储值的数据类型。Java 的基础数据类型共有 ​​8 种​​，分为 ​​4 类​​：​​整数类型​​、​​浮点类型​​、​​字符类型​​ 和 ​​布尔类型​​。

类别	数据类型	位数（bits）	字节（bytes）	取值范围	默认值
​​整数型​​	byte	8	1	-128 ~ 127	0
	short	16	2	-32,768 ~ 32,767	0
	int	32	4	-2³¹ ~ 2³¹-1（约 -2.1e9 ~ 2.1e9）	0
	long	64	8	-2⁶³ ~ 2⁶³-1（约 -9.2e18 ~ 9.2e18）	0L
​​浮点型​​	float	32	4	±1.4e-45 ~ ±3.4e38（约 6-7 位有效数字）	0.0f
	double	64	8	±4.9e-324 ~ ±1.8e308（约 15 位有效数字）	0.0d
​​字符型​​	char	16	2	'\u0000'（0） ~ '\uffff'（65,535）	'\u0000'
​​布尔型​​	boolean	1（未明确定义）	-	true 或 false	false

注意​​：

• ​​boolean 的大小​​：Java 规范没有明确规定 boolean 占用多少位，但 JVM 通常用 ​​1 bit​​ 或 ​​1 byte​​ 存储。

• ​​默认值​​：在类成员变量中，基础数据类型会被自动初始化为默认值（如 int 默认 0，boolean 默认 false），但局部变量必须手动初始化，局部变量的生命周期仅限于方法内部，JVM ​​不会自动初始化​​它们例如：

  public class Test {
      public static void main(String[] args) {
          int i;                 // 局部变量，没有默认值
          System.out.println(i); // 编译错误！
      }
  }
  
  public class Test {
      int i;                          // 成员变量，默认值是 0
  
      public static void main(String[] args) {
          Test test = new Test();
          System.out.println(test.i); // 输出 0（默认值）
      }
  }

  2.存储方式

         基础数据类型（Primitive Data Types）​​ 的存储方式与对象不同，它们直接存储 ​​值​​，而不是引用（不像对象那样存储在堆内存）。它们的存储方式主要取决于 ​​变量的作用域​​（局部变量 vs. 成员变量），以及 ​​JVM 的内存管理机制​​（栈内存 vs. 堆内存）。

变量类型	存储位置	存储方式
​​局部变量（方法内部定义的变量）​​	​​栈内存（Stack）​​	直接存储值
​​成员变量（类的字段）​​	​​堆内存（Heap）​​（因为对象本身在堆中）	存储在对象内部

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 10;  // 局部变量，存储在栈内存
        double d = 3.14;  // 局部变量，存储在栈内存
    }
}

​​存储方式​​：

• i和d直接存储在栈帧(Stack Frame)​中，方法执行结束后，栈帧被销毁，变量也随之消失。

public class Person {
    int age;        // 成员变量，存储在堆内存
    double height;  // 成员变量，存储在堆内存
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Person();      // 对象存储在堆内存
        p.age = 25;                   // 成员变量 age 存储在堆内存中的 Person 对象里
        p.height = 1.75;              // 成员变量 height 存储在堆内存中的 Person 对象里
    }
}

存储方式​​：

• Person 对象存储在 ​​堆内存​​，而 age 和 height 作为成员变量，直接存储在 Person 对象内部。

二 、包装类

1.介绍

         包装类（Wrapper Classes）​​ 的主要作用是将​​基本数据类型（Primitive Types）​​转换为​​对象（Reference Types）。

基础数据类型	包装类	说明
byte	Byte	8位有符号整数
short	Short	16位有符号整数
int	Integer	32位有符号整数
long	Long	64位有符号整数
float	Float	32位单精度浮点数
double	Double	64位双精度浮点数
char	Character	16位Unicode字符
boolean	Boolean	布尔值（true/false）

为什么要使用包装类？ 

场景	基本数据类型	包装类	原因
​​集合存储​​	❌ 不能存储	✅ 可以存储	集合只能存对象
​​泛型​​	❌ 不能作为类型参数	✅ 可以作为类型参数	泛型要求引用类型
​​null 值​​	❌ 不能为 null	✅ 可以为 null	表示缺失值
​​方法调用​​	❌ 无方法	✅ 提供实用方法	如 parseInt()
​​反射/序列化​​	❌ 不支持	✅ 支持	反射只能操作对象
​​API 兼容性​​	❌ 部分 API 不支持	✅ 大多数 API 支持	如 JDBC、Date
​​代码简洁性​​	❌ 手动转换	✅ 自动装箱/拆箱	减少样板代码

何时使用基本数据类型？​​

• ​​性能敏感​​的场景（如大量计算、循环），优先使用 int、double 等基本数据类型，避免装箱/拆箱开销。

• ​​不需要 null 值​​的场景，直接用基本数据类型更高效。

​​何时使用包装类？​​

• ​​集合、泛型、反射、API 调用​​等必须使用对象的场景。

• ​​需要 null 值​​表示缺失数据的场景。

2.自动装箱和拆箱机制

        自动装箱（Autoboxing）​​ 和 ​​自动拆箱（Unboxing）​​ 是 Java 5（JDK 1.5）引入的一项重要特性，它允许 ​​基本数据类型（Primitive Types）​​ 和 ​​对应的包装类（Wrapper Classes）​​ 之间 ​​自动转换​​，使得开发者可以更便捷地在两者之间切换，而无需手动编写转换代码。 

• 自动装箱​​ 是指 ​​Java 自动将基本数据类型转换为对应的包装类对象​​ 的过程

int num = 42;
// 显式装箱
Integer integerObj = Integer.valueOf(num); 
// 自动装箱（Java 5+）：
Integer autoBoxed = num; // 编译器自动转换为 Integer.valueOf(num)

•  自动拆箱​​ 是指 ​​Java 自动将包装类对象转换为对应的基本数据类型​​ 的过程。

Integer integerObj = 42;
// 显式拆箱
int num = integerObj.intValue(); 
// 自动拆箱（Java 5+）：
int autoUnboxed = integerObj; // 编译器自动转换为 integerObj.intValue()

​​3. 自动装箱和拆箱的缓存机制

        Java 对部分包装类（如 Integer、Byte、Short、Long、Character）提供了 ​​缓存池​​，用于存储 ​​常用范围内的对象​​，避免频繁创建新对象，提高性能。

3.1 Integer 缓存池（-128 ~ 127）

Integer a = 127;
Integer b = 127;
System.out.println(a == b);  // true（因为 127 在缓存池内，a 和 b 是同一个对象）

Integer c = 128;
Integer d = 128;
System.out.println(c == d);  // false（128 超出缓存池，新建两个对象）

• Integer.valueOf() 方法会优先从缓存池（-128 ~ 127）中获取对象，如果存在则直接返回，否则新建对象。

正确写法：

Integer c = 128;
Integer d = 128;
System.out.println(c.equals(d));  // true（比较值）
// 或
System.out.println(c.intValue() == d.intValue());  // true（拆箱后比较值）

3.2 其他包装类的缓存​​

包装类	缓存范围
Byte	-128 ~ 127（全部缓存）
Short	-128 ~ 127
Long	-128 ~ 127
Character	0 ~ 127
Boolean	TRUE 和 FALSE（单例）

最佳实践​：​

✅ ​​优先使用基本数据类型​​（如 int、double），避免不必要的自动装箱/拆箱。
✅ ​​在循环、高并发场景​​ 避免使用包装类，防止性能下降。
✅ ​​注意 NullPointerException​​，避免对 null 包装类进行拆箱。
✅ ​​比较包装类时用 equals()​​，而不是 ==（除非确定在缓存池范围内）。