编写高质量代码:改善Java程序的151个建议(第2章:基本类型___建议26~30)

建议26：提防包装类型的null值

　　我们知道Java引入包装类型(Wrapper Types)是为了解决基本类型的实例化问题，以便让一个基本类型也能参与到面向对象的编程世界中。而在Java5中泛型更是对基本类型说了"不"，如果把一个整型放入List中，就必须使用Integer包装类型。我们看一段代码：

 import java.util.ArrayList;
 import java.util.List;

 public class Client26 {

     public static int testMethod(List<Integer> list) {
         int count = 0;
         for (int i : list) {
             count += i;
         }
         return count;
     }

     public static void main(String[] args) {
         List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
         list.add(1);
         list.add(2);
         list.add(null);
         System.out.println(testMethod(list));
     }
 }

　　testMethod接收一个元素是整型的List参数，计算所有元素之和，这在统计和项目中很常见，然后编写一个测试testMethod，在main方法中把1、2和空值都放到List中，然后调用方法计算，现在思考一下会不会报错。应该不会吧，基本类型和包装类型都是可以通过自动装箱（Autoboxing）和自动拆箱(AutoUnboxing)自由转换的，null应该可以转换为0吧，真的是这样吗？运行之后的结果是：　　Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException　　运行失败，报空指针异常，我们稍稍思考一下很快就知道原因了：在程序for循环中，隐含了一个拆箱过程，在此过程中包装类型转换为了基本类型。我们知道拆箱过程是通过调用包装对象的intValue方法来实现的，由于包装类型为null，访问其intValue方法报空指针异常就在所难免了。问题清楚了，修改也很简单，加入null值检查即可，代码如下：　　

public static int testMethod(List<Integer> list) {
        int count = 0;
        for (Integer i : list) {
            count += (i != null) ? i : 0;
        }
        return count;
    }

　　上面以Integer和int为例说明了拆箱问题，其它7个包装对象的拆箱过程也存在着同样的问题。包装对象和拆箱对象可以自由转换，这不假，但是要剔除null值，null值并不能转换为基本类型。对于此问题，我们谨记一点：包装类型参与运算时，要做null值校验。

建议27：谨慎包装类型的大小比较

　　基本类型是可以比较大小的，其所对应的包装类型都实现了Comparable接口，也说明了此问题，那我们来比较一下两个包装类型的大小，代码如下：

 public class Client27 {
     public static void main(String[] args) {
         Integer i = new Integer(100);
         Integer j = new Integer(100);
         compare(i, j);
     }

     public static void compare(Integer i, Integer j) {
         System.out.println(i == j);
         System.out.println(i > j);
         System.out.println(i < j);

     }
 }

　　代码很简单，产生了两个Integer对象，然后比较两个的大小关系，既然包装类型和基本类型是可以自由转换的，那上面的代码是不是就可以打印出两个相等的值呢？让事实说话，运行结果如下：

　　false  false  false

　　竟然是3个false，也就是说两个值之间不相等，也没大小关系，这个也太奇怪了吧。不奇怪，我们来一 一解释：

1. i==j：在java中"=="是用来判断两个操作数是否有相等关系的，如果是基本类型则判断值是否相等，如果是对象则判断是否是一个对象的两个引用，也就是地址是否相等，这里很明显是两个对象，两个地址不可能相等。
2. i>j 和 i<j：在Java中，">" 和 "<" 用来判断两个数字类型的大小关系，注意只能是数字类型的判断，对于Integer包装类型，是根据其intValue()方法的返回值(也就是其相应的基本类型)进行比较的(其它包装类型是根据相应的value值比较的，如doubleValue,floatValue等)，那很显然，两者不肯能有大小关系的。

问题清楚了，修改总是比较容易的，直接使用Integer的实例compareTo方法即可，但是这类问题的产生更应该说是习惯问题，只要是两个对象之间的比较就应该采用相应的方法，而不是通过Java的默认机制来处理，除非你确定对此非常了解。

建议28：优先使用整型池

　　上一个建议我们解释了包装对象的比较问题，本建议将继续深入讨论相关问题，首先看看如下代码：　

 import java.util.Scanner;

 public class Client28 {
     public static void main(String[] args) {
         Scanner input = new Scanner(System.in);
         while (input.hasNextInt()) {
             int tempInt = input.nextInt();
             System.out.println("\n=====" + tempInt + " 的相等判断=====");
             // 两个通过new产生的对象
             Integer i = new Integer(tempInt);
             Integer j = new Integer(tempInt);
             System.out.println(" new 产生的对象：" + (i == j));
             // 基本类型转换为包装类型后比较
             i = tempInt;
             j = tempInt;
             System.out.println(" 基本类型转换的对象：" + (i == j));
             // 通过静态方法生成一个实例
             i = Integer.valueOf(tempInt);
             j = Integer.valueOf(tempInt);
             System.out.println(" valueOf产生的对象：" + (i == j));
         }
     }
 }

输入多个数字，然后按照3中不同的方式产生Integer对象，判断其是否相等，注意这里使用了"=="，这说明判断的不是同一个对象。我们输入三个数字127、128、555，结果如下：

　　127
=====127 的相等判断=====
 new 产生的对象：false
 基本类型转换的对象：true
 valueOf产生的对象：true
128
=====128 的相等判断=====
 new 产生的对象：false
 基本类型转换的对象：false
 valueOf产生的对象：false
555
=====555 的相等判断=====
 new 产生的对象：false
 基本类型转换的对象：false
 valueOf产生的对象：false

很不可思议呀，数字127的比较结果竟然和其它两个数字不同，它的装箱动作所产生的对象竟然是同一个对象，valueOf产生的也是同一个对象，但是大于127的数字和128和555的比较过程中产生的却不是同一个对象，这是为什么？我们来一个一个解释。

(1)、new产生的Integer对象

　　　　new声明的就是要生成一个新的对象，没二话，这是两个对象，地址肯定不等，比较结果为false。

(2)、装箱生成的对象

　　对于这一点，首先要说明的是装箱动作是通过valueOf方法实现的，也就是说后两个算法相同的，那结果肯定也是一样的，现在问题是：valueOf是如何生成对象的呢？我们来阅读以下Integer.valueOf的源码：　

  /**
      * 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);
     }

这段代码的意思已经很明了了，如果是-128到127之间的int类型转换为Integer对象，则直接从cache数组中获得，那cache数组里是什么东西，JDK7的源代码如下：

  /**
      * Cache to support the object identity semantics of autoboxing for values between
      * -128 and 127 (inclusive) as required by JLS.
      *
      * The cache is initialized on first usage.  The size of the cache
      * may be controlled by the -XX:AutoBoxCacheMax=<size> option.
      * During VM initialization, java.lang.Integer.IntegerCache.high property
      * may be set and saved in the private system properties in the
      * sun.misc.VM class.
      */

     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) {
                 int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
                 i = Math.max(i, 127);
                 // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
                 h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low));
             }
             high = h;

             cache = new Integer[(high - low) + 1];
             int j = low;
             for(int k = 0; k < cache.length; k++)
                 cache[k] = new Integer(j++);
         }

         private IntegerCache() {}
     }

　　cache是IntegerCache内部类的一个静态数组，容纳的是-128到127之间的Integer对象。通过valueOf产生包装对象时，如果int参数在-128到127之间，则直接从整型池中获得对象，不在该范围内的int类型则通过new生成包装对象。

　　明白了这一点，要理解上面的输出结果就迎刃而解了，127的包装对象是直接从整型池中获得的，不管你输入多少次127这个数字，获得的对象都是同一个，那地址自然是相等的。而128、555超出了整型池范围，是通过new产生一个新的对象，地址不同，当然也就不相等了。

　　以上的理解也是整型池的原理，整型池的存在不仅仅提高了系统性能，同时也节约了内存空间，这也是我们使用整型池的原因，也就是在声明包装对象的时候使用valueOf生成，而不是通过构造函数来生成的原因。顺便提醒大家，在判断对象是否相等的时候，最好使用equals方法，避免使用"=="产生非预期效果。

注意：通过包装类型的valueOf生成的包装实例可以显著提高空间和时间性能。

建议29：优先选择基本类型

　　包装类型是一个类，它提供了诸如构造方法，类型转换，比较等非常实用的功能，而且在Java5之后又实现了与基本类型的转换，这使包装类型如虎添翼，更是应用广泛了，在开发中包装类型已经随处可见，但无论是从安全性、性能方面来说，还是从稳定性方面来说，基本类型都是首选方案。我们看一段代码：

 public class Client29 {
     public static void main(String[] args) {
         Client29 c = new Client29();
         int i = 140;
         // 分别传递int类型和Integer类型
         c.testMethod(i);
         c.testMethod(new Integer(i));
     }

     public void testMethod(long a) {
         System.out.println(" 基本类型的方法被调用");
     }

     public void testMethod(Long a) {
         System.out.println(" 包装类型的方法被调用");
     }
 }

　　在上面的程序中首先声明了一个int变量i，然后加宽转变成long型，再调用testMethod()方法,分别传递int和long的基本类型和包装类型，诸位想想该程序是否能够编译？如果能编译，输出结果又是什么呢？

　　首先，这段程序绝对是能够编译的。不过，说不能编译的同学还是动了一番脑筋的，你可能猜测以下这些地方不能编译：

　　(1)、testMethod方法重载问题。定义的两个testMethod()方法实现了重载，一个形参是基本类型，一个形参是包装类型，这类重载很正常。虽然基本类型和包装类型有自动装箱、自动拆箱功能，但并不影响它们的重载，自动拆箱(装箱)只有在赋值时才会发生，和编译重载没有关系。

　　(2)、c.testMethod(i) 报错。i 是int类型，传递到testMethod(long a)是没有任何问题的，编译器会自动把 i 的类型加宽，并将其转变为long型，这是基本类型的转换法则，也没有任何问题。

　　(3)、c.testMethod(new Integer(i))报错。代码中没有testMethod(Integer i)方法，不可能接收一个Integer类型的参数，而且Integer和Long两个包装类型是兄弟关系，不是继承关系，那就是说肯定编译失败了？不，编译时成功的，稍后再解释为什么这里编译成功。

既然编译通过了，我们看一下输出：

　　  基本类型的方法被调用
       基本类型的方法被调用

　　c.testMethod(i)的输出是正常的，我们已经解释过了，那第二个输出就让人困惑了，为什么会调用testMethod（long a）方法呢？这是因为自动装箱有一个重要原则：基本类型可以先加宽，再转变成宽类型的包装类型，但不能直接转变成宽类型的包装类型。这句话比较拗口，简单的说就是，int可以加宽转变成long，然后再转变成Long对象，但不能直接转变成包装类型，注意这里指的都是自动转换，不是通过构造函数生成，为了解释这个原则，我们再来看一个例子：

 public class Client29 {
     public static void main(String[] args) {
         Client29 c = new Client29();
         int i = 140;
         c.testMethod(i);
     }

     public void testMethod(Long a) {
         System.out.println(" 包装类型的方法被调用");
     }
 }

这段程序的编译是不通过的，因为i是一个int类型，不能自动转变为Long型，但是修改成以下代码就可以通过了：

int i = 140; long a =（long）i； c.testMethod(a);
这就是int先加宽转变成为long型，然后自动转换成Long型，规则说明了，我们继续来看testMethod(Integer.valueOf(i))是如何调用的，Integer.valueOf(i)返回的是一个Integer对象，这没错，但是Integer和int是可以互相转换的。没有testMethod(Integer i)方法？没关系，编译器会尝试转换成int类型的实参调用，Ok，这次成功了，与testMethod（i）相同了，于是乎被加宽转变成long型---结果也很明显了。整个testMethod(Integer.valueOf(i))的执行过程是这样的：

　　(1)、i 通过valueOf方法包装成一个Integer对象

　　(2)、由于没有testMethod(Integer i)方法，编译器会"聪明"的把Integer对象转换成int。

　　(3)、int自动拓宽为long，编译结束

　　使用包装类型确实有方便的方法，但是也引起一些不必要的困惑，比如我们这个例子，如果testMethod()的两个重载方法使用的是基本类型，而且实参也是基本类型，就不会产生以上问题，而且程序的可读性更强。自动装箱(拆箱)虽然很方便，但引起的问题也非常严重，我们甚至都不知道执行的是哪个方法。

　　注意：重申，基本类型优先考虑。

建议30：不要随便设置随机种子

　　随机数用的地方比较多，比如加密，混淆计算，我们使用随机数期望获得一个唯一的、不可仿造的数字，以避免产生相同的业务数据造成混乱。在Java项目中通常是通过Math.random方法和Random类来获得随机数的，我们来看一段代码：

 import java.util.Random;

 public class Client30 {
     public static void main(String[] args) {
         Random r = new Random();
         for(int i=1; i<=4; i++){
             System.out.println("第"+i+"次:"+r.nextInt());

         }
     }
 }

代码很简单，我们一般都是这样获得随机数的，运行此程序可知，三次打印，的随机数都不相同，即使多次运行结果也不同，这也正是我们想要随机数的原因，我们再来看看下面的程序：

 public class Client30 {
     public static void main(String[] args) {
         Random r = new Random(1000);
         for(int i=1; i<=4; i++){
             System.out.println("第"+i+"次:"+r.nextInt());

         }
     }
 }

上面使用了Random的有参构造，运行结果如下：

第1次:-1244746321
第2次:1060493871
第3次:-1826063944
第4次:1976922248　　

　　计算机不同输出的随机数也不同，但是有一点是相同的：在同一台机器上，甭管运行多少次，所打印的随机数都是相同的，也就是说第一次运行，会打印出这几个随机数，第二次运行还是打印出这三个随机数，只要是在同一台机器上，就永远都会打印出相同的随机数，似乎随机数不随机了，问题何在？

　　那是因为产生的随机数的种子被固定了，在Java中，随机数的产生取决于种子，随机数和种子之间的关系遵从以下两个原则：

1. 种子不同，产生不同的随机数
2. 种子相同，即使实例不同也产生相同的随机数

　　看完上面两个规则，我们再来看这个例子，会发现问题就出在有参构造上，Random类的默认种子(无参构造)是System.nonoTime()的返回值(JDK1.5版本以前默认种子是System.currentTimeMillis()的返回值)，注意这个值是距离某一个固定时间点的纳秒数，不同的操作系统和硬件有不同的固定时间点，也就是说不同的操作系统其纳秒值是不同的，而同一个操作系统纳秒值也会不同，随机数自然也就不同了.(顺便说下，System.nonoTime不能用于计算日期，那是因为"固定"的时间是不确定的，纳秒值甚至可能是负值，这点与System.currentTiemMillis不同)。

　　new Random(1000)显示的设置了随机种子为1000，运行多次，虽然实例不同，但都会获得相同的四个随机数，所以，除非必要，否则不要设置随机种子。

　　顺便提一下，在Java中有两种方法可以获得不同的随机数：通过，java.util.Random类获得随机数的原理和Math.random方法相同，Math.random方法也是通过生成一个Random类的实例，然后委托nextDouble()方法的，两者殊途同归，没有差别。

注意：若非必要，不要设置随机数种子。