Boxing & UnBoxing

🔍 Wrapper Class

프로그래밍을 하다 보면 기본 타입의 데이터를 객체로 표현해야 하는 경우가 있다.

이럴 때 기본 타입을 객체로 다루기 위해 사용하는 클래스들을 래퍼 클래스(Wrapper Class)라고 한다.

 

자바의 모든 기본 타입은 값을 갖는 객체로 생성할 수 있다. 

이런 객체를 포장 객체라고도 하는데 기본 타입의 값을 내부에 두고 포장하는 것처럼 보이기 때문이다. 

포장된 물건은 바꿀 수 없듯이, 래퍼 클래스로 감싸고 있는 기본 타입 값은 외부에서 변경이 불가능하다. 

만약 값을 바꾸고 싶다면 새로운 포장 객체를 생성해야 한다. 

 

래퍼 클래스는 java.lang 패키지에 포함되어 제공된다. 

래퍼 클래스를 이용하면 각 타입에 해당하는 데이터를 파라미터로 전달받아 해당 값을 가지는 객체로 만들어준다. 

 

 

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

 

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📦 Boxing & UnBoxing

래퍼 클래스를 통해 값을 포장하여 객체로 만들 수 있지만 래퍼 클래스는 산술 연산을 위해 정의된 클래스가 아니기 때문에 래퍼 클래스 인스턴스에 저장된 값을 직접 변경이 불가능하다. 그래서 래퍼 클래스를 언박싱 한 뒤에 값을 변경한 뒤 박싱해야 하는 중간 단계를 거쳐야 한다. 

• Boxing : 기본 타입의 데이터 → 래퍼 클래스의 인스턴스로 변환
• UnBoxing : 래퍼 클래스의 인스턴스에 저장된 값 → 기본 타입의 데이터로 변환 

💡 예시

// 박싱
Integer num = new Integer(20); // Integer 래퍼 클래스 num 에 20 의 값을 저장

// 언박싱 (intValue)
int n = num.intValue(); // 래퍼 클래스 num 의 값을 꺼내 가져온다.

// 박싱
n = n + 100; // 120
num = new Integer(n);

 

📤 각 Wrapper 타입의 클래스 언박싱 메소드 

메소드	반환값	설명
booleanValue()	boolean	기본형 데이터를 문자열로 바꾼 뒤에 반환
byteValue()	byte	객체의 값을 byte값으로 변환하여 변환
doubleValue()	double	객체의 값을 double 값으로 변환하여 변환
floatValue()	float	객체의 값을 float 값으로 변환하여 변환
intValue()	int	객체의 값을 int 값으로 변환하여 변환
longValue()	long	객체의 값을 long 값으로 변환하여 변환
shortValue()	short	객체의 값을 short 값으로 변환하여 변환

 

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📦 Auto Boxing & Auto UnBoxing

JDK 1.5 부터는 자바 컴파일러가 자동으로 박싱, 언박싱을 처리해주기 시작했다. 

// 기본 박싱 & 언박싱
Integer num = new Integer(17); // boxing
int n = num.intValue();        // unboxing

// 오토 박싱 & 언박싱
Integer num = 17;  // new Integer() 생략
int n = num;       // intValue() 생략

 

오토 박싱을 이용하면 new 키워드를 사용하지 않아도 자동으로 인스턴스를 생성할 수 있으며 

언박싱 메소드를 사용하지 않아도 인스턴스에 저장된 값을 바로 참조할 수 있게 된다. 

 

➕ Wrapper Class 연산

오토 박싱 & 언박싱을 통해 래퍼 객체는 직접 연산이 가능해지게 된다.

원래는 래퍼 클래스는 직접 연산이 불가능 하지만 컴파일러가 스스로 판단해 자동으로 언박싱하여 연산하기 때문이다. 

Integer num1 = new Integer(7); // 박싱
Integer num2 = new Integer(3); // 박싱

int int1 = num1.intValue();    // 언박싱
int int2 = num2.intValue();    // 언박싱

// auto unboxing & auto boxing
Integer result1 = num1 + num2; // 10
Integer result2 = int1 - int2; // 4
int result3 = num1 * num2;     // 21

 

💡NullPointerException 에러 

래퍼 객체를 다룰 때 가장 많이 볼 수 있는 에러 예외 메시지이다. 

null 값을 가지는 Wrapper Class 객체와 기본형 값을 연산할 경우, NullPointerException이 발생한다. 

이는 피연산자에 기본형 int 값이 존재하여 Wrapper Class 객체를 auto unboxing 하는 중에 발생하는 에러이다. 

Integer num = null;
int result = num + 5;  // NullPointerException 발생!

• num은 Integer 타입이지만 null을 가지고 있다. 
• result = num+5; 이 부분에서 자바는 num을 자동으로 int로 변환하려고 한다. (auto unboxing)
• 그런데 null을 int로 바꿀 수 없으니 NullPointerException이 터지는 것이다. 

 

NullPointerException 피하기 위한 해결책 

✅ 1. null 체크 먼저 하기

• int result = (a != null) ? (a + b) : b;

✅ 2. Optional 사용하기 (Java 8 이상)

• int result = Optional.ofNullable(a).orElse(0) + b;

✅ 3. 기본값으로 초기화하기

• Integer a = 0;  // null이 아니라 0으로 시작

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❔Boxing & Unboxing 성능 고려 

기능적 편의성을 위해 오토 박싱 & 오토 언박싱을 제공하지만 다른 타입간의 형 변환은 애플리케이션의 성능에 영향을 미치게 된다. 애플리케이션의 성능 측면에서 봤을 때 반드시 필요한 상황이 아니라면 지양해야 하는 것이 옳다. 

 

1️⃣ Auto Boxing 포함 연산 

public static void main(String[] args) {
  long t = System.currentTimeMillis(); // 현재 시간(밀리초)를 저장
  
  Long sum = 0L; // 래퍼 객체로 오토 박싱으로 정수 값을 저장
  
  // 백만번 도는 동안 더하기 연산
  for (long i = 0; i < 1000000; i++) {
  	sum += i;
  }
  
  System.out.println("processing time: " + (System.currentTimeMillis() - t) + " ms") ;
}

processing time: 34 ms

 

2️⃣ 기본 타입 연산

public static void main(String[] args) {
    long t = System.currentTimeMillis();
    
    long sum = 0L; // 기본형 정수 타입인 long 자료형에 정수 저장
    
    for (long i = 0; i < 1000000; i++) {
        sum += i;
    }
    
    System.out.println("processing time: " + (System.currentTimeMillis() - t) + " ms") ;
}

processing time: 5 ms

 

100만번의 sum 연산을 통해 두 코드를 비교하면 약 5배 차이가 난다. 

실제로 대용량 트래픽이 발생하는 서비스를 이용할 경우 100만건을 넘는 처리가 필요할 것이고 

단지 똑같은 자료값을 저장하지만 어떤 타입으로 선언했느냐에 따라 애플리케이션의 성능 차이가 생긴다. 

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참고 : https://inpa.tistory.com/entry/JAVA-%E2%98%95-wrapper-class-Boxing-UnBoxing