一道简单面试题引出的Java数据类型连环问

题目如下：

public static void main(String[] args) {
		Integer i1 = 100;
		Integer i2 = 100;
		Integer i3 = 150;
		Integer i4 = 150;
		System.out.println(i1 == i2);
		System.out.println(i3 == i4);
}

你想好答案了吗？答案是：

true
false

为什么不都是true呢？这就需要我们看看Integer i1 = 100;执行这条语句的时候发生了什么？当我们给一个Integer对象赋一个int值的时候，会调用Integer类的静态方法valueOf，查看jdk源码，valueOf方法内容如下：

/**
 * 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) {
    assert IntegerCache.high >= 127;
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}

从代码和注释上可以看到，这个方法是从jdk1.5之后开始添加的。

如果整型字面量的值在-128到127之间，直接引用常量池中的Integer对象，否则new新的Integer对象。所以上面的面试题中i1 == i2的结果是true，而i3 == i4的结果是false。

从这道面试题中我们可以看到基本数据int 转换成了 Integer类型，JAVA中为什么存在这两种类型呢？

我们知道在Java中，new一个对象会存储在堆里，通过栈中的引用来使用这些对象；但是对于经常用到的一系列类型如int，如果我们用new将其存储在堆里就不是很高效，特别是简单的小的变量。所以就出现了基本类型，对于这些类型不是用new关键字来创建，而是直接将变量的值存储在栈中，因此更加高效。

既然基本类型会将值直接存储到栈中实现高效率，为什么还要有包装类型呢？

我们知道Java是一个面向对象的编程语言，基本类型并不具有对象的性质，为了让基本类型也具有对象的特征，就出现了包装类型（如我们在使用集合类型Collection时就一定要使用包装类型而非基本类型），它相当于将基本类型“包装起来”，使得它具有了对象的性质，并且为其添加了属性和方法，丰富了基本类型的操作。

另外，当需要往ArrayList，HashMap中放东西时，像int，double这种基本类型是放不进去的，因为容器都是装Object，这时就需要这些基本类型的包装器类了。

到此我们知道了Java中为什么会同时存在基本类型和包装类型了，那两者有什么区别呢？

1、声明方式不同：

基本类型不使用new关键字，而包装类型需要使用new关键字来在堆中分配存储空间；

2、存储方式及位置不同：

基本类型是直接将变量值存储在栈中，而包装类型是将对象放在堆中，然后通过引用来使用；

3、初始值不同：

基本类型的初始值如int为0，boolean为false，而包装类型的初始值为null；

4、使用方式不同：

基本类型直接赋值直接使用就好，而包装类型在集合如Collection、Map时会使用到。

说到这里，我们说下Java的基本数据类型和其对应的包装类型有哪些？

可参看【Java官网数据类型描述】：https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/nutsandbolts/datatypes.html

boolean类型的大小我写了个问号，大小不确定。我们看下Java官网中关于boolean类型的描述：

boolean: The boolean data type has only two possible values: true and false. Use this data type for simple flags that track true/false conditions. This data type represents one bit of information, but its “size” isn’t something that’s precisely defined.

布尔类型：布尔数据类型只有两个可能的值：真和假。使用此数据类型为跟踪真/假条件的简单标记。这种数据类型就表示这一点信息，但是它的“大小”并不是精确定义的。也就是说，Java规范中，没有明确指出boolean的大小。

那么boolean类型到底占几个字节呢？

有以下三个说法：

1、1个bit

boolean类型的值只有true和false两种逻辑值，在编译后会使用1和0来表示，这两个数在内存中按位算，仅需1位（bit）即可存储，位是计算机最小的存储单位。

2、1个字节

虽然编译后1和0只需占用1位空间，但计算机处理数据的最小单位是1个字节，1个字节等于8位，实际存储的空间是：用1个字节的最低位存储，其他7位用0填补，如果值是true的话则存储的二进制为：0000 0001，如果是false的话则存储的二进制为：0000 0000。

3、4个字节

在《Java虚拟机规范》一书中的描述：“虽然定义了boolean这种数据类型，但是只对它提供了非常有限的支持。在Java虚拟机中没有任何供boolean值专用的字节码指令，Java语言表达式所操作的boolean值，在编译之后都使用Java虚拟机中的int数据类型来代替，而boolean数组将会被编码成Java虚拟机的byte数组，每个元素boolean元素占8位”。也就是说JVM规范指出boolean当做int处理，也就是4字节，boolean数组当做byte数组处理，这样我们可以得出boolean类型占了单独使用是4个字节，在数组中是确定的1个字节。

如果认同第三条，那么存在一个问题：虚拟机为什么要用int来代替boolean呢？为什么不用byte或short，这样不是更节省内存空间吗？

经过查阅资料发现，使用int的原因是，对于当下32位的处理器（CPU）来说，一次处理数据是32位（这里不是指的是32/64位系统，而是指CPU硬件层面），32 位 CPU 使用 4 个字节是最为节省的，哪怕你是1个bit它也是占用 4 个字节。因为 CPU 寻址系统只能 32 位 32 位地寻址，具有高效存取的特点。

It depends on Java virtual machine.这取决于java虚拟机。

总结：Java规范中，没有明确指出boolean的大小。在《Java虚拟机规范》给出了4个字节，和boolean数组1个字节的定义，具体还要看虚拟机实现是否按照规范来，所以1个字节、4个字节都是有可能的。

Mr.zhu

2025-05-23 22:17:58

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