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# 2. 基本类型和包装类型区别、存储方式？

# 标准答案

Java 提供 基本数据类型（primitive types）和 包装类型（wrapper classes）。基本类型直接存储在栈上，存储的是值本身，而包装类型是对象，存储在堆上，存储的是对象引用。包装类型提供了更多的方法和功能，但在性能上比基本类型略低，且存在自动装箱（Autoboxing）和拆箱（Unboxing）带来的额外开销。

# 答案解析

Java 的数据类型可以分为：

  1. 基本数据类型（Primitive Types）

    • 存储的是值本身，位于栈或局部变量表，不会产生额外的对象开销。
    • 不支持 null，没有方法调用，只能通过运算符操作。
    • 具体类型：
      • 整数类型：byte（1B）、short（2B）、int（4B）、long（8B）
      • 浮点类型：float（4B）、double（8B）
      • 字符类型：char（2B，使用 UTF-16 存储）
      • 布尔类型：boolean（JVM 规范未定义具体大小，通常 1B）

  2. 包装类型（Wrapper Classes）

    • 属于 引用类型，对象存储在 堆 中，通过引用访问。
    • 可以使用 null，提供方法，如 Integer.valueOf()、Double.parseDouble() 等。
    • 具体类型：
      • Byte、Short、Integer、Long
      • Float、Double
      • Character
      • Boolean

# 存储方式对比

数据类型 存储位置 变量存储内容 是否支持 null 是否有额外开销
基本类型 栈/局部变量表 值本身 否 无
包装类型 堆（对象）+ 栈（引用） 对象引用 是 有

# 自动装箱与拆箱（Autoboxing & Unboxing）

Java 提供了 自动装箱（基本类型 → 包装类型）和 自动拆箱（包装类型 → 基本类型）的机制，使基本类型和包装类型可以无缝转换。例如：

Integer num = 10; // 自动装箱，相当于 Integer.valueOf(10)
int val = num;    // 自动拆箱，相当于 num.intValue()
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性能问题：频繁的装箱和拆箱会导致额外的对象创建，影响性能。

# 包装类型的缓存机制

为了优化性能，Java 对部分包装类型进行了缓存，减少对象创建：

  • Boolean.TRUE / Boolean.FALSE 缓存 true 和 false
  • Byte、Short、Integer、Long 在 -128 ~ 127 之间的值会被缓存
  • Character 缓存 0 ~ 127 之间的值
  • Float 和 Double 没有缓存，每次都会创建新对象

示例：

Integer a = 127;
Integer b = 127;
System.out.println(a == b); // true，指向缓存对象

Integer c = 128;
Integer d = 128;
System.out.println(c == d); // false，超出缓存范围，创建新对象
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# 常见错误

  1. 使用 == 比较包装类型（导致错误判断）

    Integer a = 128;
Integer b = 128;
System.out.println(a == b); // false
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    原因：Integer 超出 -128~127 的缓存范围，创建了不同对象。
    正确做法：使用 equals() 进行比较：

    System.out.println(a.equals(b)); // true
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  2. 频繁装箱/拆箱导致性能下降

    long sum = 0;
for (Long i = 0L; i < 1000000L; i++) { // i 是 Long，发生频繁拆箱
    sum += i;
}
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    优化方案：使用基本类型：

    long sum = 0;
for (long i = 0; i < 1000000L; i++) {
    sum += i;
}
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# 最佳实践

  1. 能用基本类型就不要用包装类型（避免不必要的装箱和拆箱）
  2. 避免使用 == 比较包装类型，改用 equals()
  3. 合理利用包装类型缓存，避免创建不必要的对象
  4. 避免 List<Integer> 频繁装箱/拆箱，可用 IntStream 替代

# 深入追问

  1. 为什么 int 不能直接赋值为 null？如何设计可空的数值类型？
  2. Java 21 引入的 Value Classes 能否取代包装类型？
  3. AtomicInteger 和 Integer 的区别，为什么 AtomicInteger 不能用 int 代替？
  4. 为什么 Double 没有缓存机制？如果想优化 Double，可以如何设计？
  5. JIT 编译器是否会优化装箱/拆箱问题？如何分析 JIT 优化行为？

# 相关面试题

  • Integer a = 127; Integer b = 127; System.out.println(a == b); 输出什么？为什么？
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  • 为什么 Boolean、Byte、Character 的部分值会缓存，而 Float、Double 不会？
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