기본 래퍼 클래스(Primitive Wrapper Class)

기본 래퍼 클래스(Primitive Wrapper Class)는 8개의 기본형을 캡슐화(객체로 변환)하여, 이를 다른 클래스나 메서드에서 객체로 사용할 수 있도록 해주는 클래스이다 (feat. Wikipedia)

기본 래퍼 클래스의 메모리 저장 방식

기본 래퍼 클래스(참고 : 참조형)는 Stack 영역에 실제 값이 저장된 공간의 주소를 저장하고, Heap 영역에 실제 값을 저장한다.
ex)

기본 래퍼 클래스 종류

기본형	기본 래퍼 클래스
byte	Byte
char	Character
int	Integer
float	Float
double	Double
boolean	Boolean
long	Long
short	Short

오토 박싱(Auto Boxing), 오토 언박싱(Auto Unboxing)

박싱 : 기본형을 기본 래퍼 클래스의 객체(인스턴스)로 변환하는 것
언박싱 : 기본 래퍼 클래스의 객체(인스턴스)에 저장된 실제 값을 기본형으로 변환하는 것

오토 박싱과 오토 언박싱은 자바 컴파일러가 상황에 따라 박싱과 언박싱을 자동으로 처리해주는 것을 의미한다. (JDK 1.5 버전부터 도입)

  Integer i_ref = 1000; // 오토 박싱
  // Integer i_ref = Integer.valueOf(1000);     // 박싱

  int i_pre = i_ref; // 오토 언박싱
  // int i_pre = i_ref.intValue();     // 언박싱

  int sum_prem = i_pre + i_ref; // 오토 언박싱
  // int sum_prem = i_pre + i_ref.intValue();     // 언박싱

  Integer sum_ref = i_pre + i_ref; // 오토 언박싱과 오토 박싱
  // Integer sum_ref = Integer.valueOf(i_pre + i_ref.intValue());     // 언박싱과 박싱

기본 래퍼 클래스(ex) Integer) 참고 사항

Java 9 버전부터는 기본 래퍼 클래스의 생성자 사용이 deprecated 처리되었다.

  Integer i1 = 777; 
  Integer i2 = Integer.valueOf(777); 

  Integer i3 = Integer.valueOf("777"); // 박싱
  Integer i4 = "777"; // 컴파일 오류

  Integer i5 = new Integer(777); // 컴파일 오류
  Integer i6 = new Integer("777"); // 컴파일 오류

자바 컴파일러는 오토 박싱 시 생성자 대신 Integer.valueOf()를 사용하며, 해당 메서드는 캐싱된 Integer 객체를 반환한다.

JVM은 -128에서 127까지의 int 값에 대한 Integer 객체를 캐싱하고, 이러한 객체들은 Heap 영역의 내의 Constant Pool에 생성된다. 메모리 절약 및 속도 향상의 이점이 있다.

  Integer i1 = 127;
  Integer i2 = 127;
  System.out.println(i1 == i2); // 출력 : true -> i1과 i2는 같은 객체를 참조 -> 주소 비교
  System.out.println(i1.equals(i2));  // 출력 : true -> Integer의 값 비교

  Integer i3 = 128;
  Integer i4 = 128;
  System.out.println(i3 == i4); // 출력 : false -> i3와 i4는 다른 객체를 참조 -> 주소 비교
  System.out.println(i3.equals(i4)); // 출력 : true -> Integer의 값 비교

  // Integer 클래스의 valueOf() 메서드
  public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer>, Constable, ConstantDesc {
      ...
      @IntrinsicCandidate
      public static Integer valueOf(int i) {
          if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
              return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
          return new Integer(i);
      }
      ...
  }

기본 생성 클래스는 불변 객체이므로, 값이 변경되면 새로운 객체가 생성된다. 따라서, 잦은 연산은 성능 저하(메모리 낭비, 속도 저하 등)가 발생할 수 있다.

예시 1 : 객체의 주소

  Integer i = 1000;
  System.out.println(System.identityHashCode(i)); // 출력 : 1915318863

  i += 500;
  System.out.println(System.identityHashCode(i)); // 출력 : 1283928880

예시 2 : 연산 속도 비교 : 기본형 vs 기본 래퍼 클래스

  long startTime_pre = System.nanoTime();
        
  // 1. 기본형 연산
  int sum_pre = 0;
  for (int i = 0; i < 10_000; i++) {
      sum_pre += i;
  }
        
  long endTime_pre = System.nanoTime();
  System.out.println("기본형 실행 시간: " + (endTime_pre - startTime_pre) + " ns");   
  // ---------------> 기본형 실행 시간: 101979 ns

  long startTime_ref = System.nanoTime();

  // 2. 기본 래퍼 클래스 연산
  Integer sum_ref = 0; // Integer.valueOf(0);
  for (int i = 0; i < 10_000; i++) {
      // for문의 코드 실행할 때마다 새로운 객체 생성
            
      sum_ref += i; // sum_ref = Integer.valueOf(sum_ref.intValue() + i);
  }

  long endTime_ref = System.nanoTime();
  System.out.println("기본 래퍼 클래스 실행 시간: " + (endTime_ref - startTime_ref) + " ns");   
  // ---------------> 기본 래퍼 클래스 실행 시간: 1822995 ns

        
  // 실행시간 차이가 크다.
      // 즉, 잦은 연산이 필요할 때 CPU와 메모리를 낭비하고 싶지 않다면 
      // 기본 타입인 int을 사용하거나 
      // 객체를 재사용할 수 있는 새로운 클래스를 정의해야 할 것이다.

참고 자료
https://stackoverflow.com/questions/13098143/why-does-the-behavior-of-the-integer-constant-pool-change-at-127
https://stackoverflow.com/questions/3689745/what-exactly-does-comparing-integers-with-do
https://stackoverflow.com/questions/3131136/integers-caching-in-java
https://inpa.tistory.com/entry/JAVA-%E2%98%95-wrapper-class-Boxing-UnBoxing
https://jaehoney.tistory.com/101

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