Java中自动装箱、拆箱引起的耗时详解
什么是自动装箱,拆箱
先抛出定义,java中基础数据类型与它们的包装类进行运算时,编译器会自动帮我们进行转换,转换过程对程序员是透明的,这就是装箱和拆箱,装箱和拆箱可以让我们的代码更简洁易懂
耗时问题
在说 java 的自动装箱和自动拆箱之前,我们先看一个例子。
这个错误我在项目中犯过(尴尬),拿出来共勉!
private static long getcounterresult() { long sum = 0l; final int length = integer.max_value; for (int i = 0; i < length; i++) { sum += i; } return sum; } public static void main(string[] args) { long startcounttime = system.currenttimemillis(); long result = getcounterresult(); long endcounttime = system.currenttimemillis(); system.out.println("result = " + result + ", and take up time : " + (endcounttime - startcounttime) / 1000 + "s"); }
在我的电脑(macos 64位系统,配置较高),打印结果如下:
result = 2305843005992468481, and take up time : 12s
居然使用了 12s,是可忍叔不可忍,再正常不过的代码怎么会耗时这么久呢?如果在配置差一点的电脑上运行耗时会更久(惊呆了.jpg)。
我们不妨先阅读下面的内容,再来分析、解决上述耗时的问题。
基本概念
自从 jdk1.5 之后就有了自动装箱(autoboxing)和自动拆箱(autounboxing)。
自动装箱,就是 java 自动将原始(基本)类型转换成对应的封装器(对象)类型的过程,比如将 int 的变量转换成 integer 对象,这个过程叫做装箱。
自动拆箱,就是 java 自动将封装器(对象)类型转换成基本类型的过程,如将 integer 对象转换成 int 类型值,这个过程叫做拆箱。
之所以称之为自动装箱和拆箱,是因为这些操作并非人工(程序猿)操作的,而是 java 自带的一个特性。
下表是 java 中的基本类型和对应的封装类型的对应表:
基本类型 | 封装器类 |
---|---|
int | integer |
byte | byte |
long | long |
float | float |
double | double |
char | character |
boolean | boolean |
自动装箱示例:
int a = 3; integer b = a;
自动拆箱示例:
integer b = new integer(7); int a = b;
integer/int 自动拆箱和装箱
下面这段代码是 integer 的源码中 valueof 方法。
/** * returns an {@code integer} instance representing the specified * {@code int} value. if a new {@code integer} instance is not * required, this method should generally be used in preference to * the constructor {@link #integer(int)}, as this method is likely * to yield significantly better space and time performance by * caching frequently requested values. * * this method will always cache values in the range -128 to 127, * inclusive, and may cache other values outside of this range. * * @param i an {@code int} value. * @return an {@code integer} instance representing {@code i}. * @since 1.5 */ public static integer valueof(int i) { // 如果i的值大于-128小于127则返回一个缓冲区中的一个integer对象 if (i >= integercache.low && i <= integercache.high) return integercache.cache[i + (-integercache.low)]; // 否则返回 new 一个integer 对象 return new integer(i); }
我们在执行下面的这句代码,如下:
integer i = 100;
上面的代码等同于下面的代码:
integer i = integer.valueof(100);
结合上面的源码可以看出来,如果数值在 [-128,127] 之间(双闭区间),不会重新创建 integer 对象,而是从缓存中(常量池)直接获取,从常量池中获取而不是堆栈操作,读取数据要快很多。
我们再来看一下常见的基础面试题(请给出打印结果),如下:
public static void main(string[] args) { // ⓵ integer a = new integer(121); integer b = new integer(121); system.out.println(a == b); // ⓶ integer c = 121; integer d = 121; system.out.println(c == d); // ⓷ integer e = 129; integer f = 129; system.out.println(e == f); // ⓸ int g = 50; integer h = new integer(50); system.out.println(g == h); }
分析结果:
⓵: false, 两个对象进行比较分别指向了不同堆内存
⓶: true, 自动装箱且数值在 [-128,127] 之间(双闭区间)
⓷: false, 自动装箱且数值不在 [-128,127] 之间(双闭区间)
⓸: true, 自动拆箱且数值在 [-128,127] 之间(双闭区间)
解析耗时问题
类 long 对应的也有一个 valueof 方法,源码如下:
public static long valueof(long l) { final int offset = 128; if (l >= -128 && l <= 127) { // will cache return longcache.cache[(int)l + offset]; } return new long(l); }
这个和 integer 的很像,道理上面说过,这里不再赘述。
在开篇的例子中,getcounterresult 方法有下面这句代码,如下:
long sum = 0l;
很明显我们声明了一个 long 的对象 sum,由于自动装箱,这句代码并没有语法上面的错误,编译器当然也不会报错。上面代码等同于如下代码:
long sum = long.valueof(0);
在 for 循环中,超过 [-128,127] 就会创建新的对象,这样不断的创建对象,不停的申请堆内存,程序执行自然也就比较耗时了。
修改一下代码,如下:
private static long getcounterresult() { // 修改为普通的基本类型数据 long sum = 0l; final int length = integer.max_value; for (int i = 0; i < length; i++) { sum += i; } return sum; } public static void main(string[] args) { long startcounttime = system.currenttimemillis(); long result = getcounterresult(); long endcounttime = system.currenttimemillis(); system.out.println("result = " + result + ", and take up time : " + (endcounttime - startcounttime) / 1000 + "s"); }
执行时间大大缩短。
总结
以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,谢谢大家对的支持。