[Java] 박싱(boxing)과 언박싱(unboxing)이란?

1. Question

박싱(boxing)과 언박싱(unboxing)이란?

2. Answer

자바의 모든 형식은 참조형(reference type: Byte, Integer, Object, List) 아니면 기본형(primitive type: int, double, byte, char)에 해당된다. 하지만 제네릭 파라미터(예를 들면 Consumer<T>의 T)에는 참조형만 사용할 수 있다. 따라서, 자바에서는 기본형을 참조형으로 변환하는 기능을 제공한다. 이 기능을 박싱(boxing)이라고 한다. 참조형을 기본형으로 변환하는 반대 동작을 언박싱(unboxing)이라고 한다. 또한, 프로그래머가 편리하게 코드를 구현할 수 있또록 박싱과 언박싱이 자동으로 이루어지는 오토박싱(autoboxing)이라는 기능도 제공한다.

3. Detail

A. 박싱 예시

int primitive = 100;
Integer wrapperObject = Integer.valueOf(primitive); // 박싱

Integer wrapperObject = primitive; // 오토 박싱

B. 언박싱 예시

Integer wrapperObject = new Integer(100);
int primitive = wrapperObject.intValue(); // 언박싱

int primitive = wrapperObject; // 오토 언박싱

C. 단점

• 객체 생성: 박싱 과정에서는 기본 타입의 값을 래퍼 클래스 객체로 변환한다. 이때 객체가 새로 생성되는데, 객체 생성과 가비지 컬렉션은 추가적인 메모리와 CPU 시간을 소모할 수 있다.

• 메모리 사용 증가: 래퍼 클래스 객체는 기본 타입보다 더 많은 메모리를 사용한다. 예를 들어, Integer 객체는 int 기본 타입보다 메모리 공간을 더 차지한다.

• Null 포인터 예외 (NullPointerException): 래퍼 클래스는 객체이므로 null 값을 가질 수 있다. 언박싱 과정에서 null 객체를 기본 타입으로 변환하려고 할 때, NullPointerException이 발생할 수 있다.

• 불필요한 박싱/언박싱: 때때로 코드에서 불필요한 박싱/언박싱이 발생할 수 있다. 이는 갠발자가 의도하지 않은 성능 저하를 초래할 수 있다. 예를 들어, 연산 중에 불필요하게 기본 타입과 래퍼 객체 사이를 여러 번 변환하는 경우가 이에 해당한다.

• 비교 연산에서의 혼란: 래퍼 클래스 객체를 사용할 때 == 연산자를 사용하면 예상치 못한 결과가 발생할 수 있다. == 연산자는 객체 참조를 비교하기 때문에, 두 객체가 같은 값을 가지고 있어도 서로 다른 객체라면 false를 반환한다. 따라서 .equals() 메서드를 사용하여 값의 동등성을 비교해야 한다.

D. 특별한 함수형 인터페이스

Java 8에서는 기본형을 입출력으로 사용하는 상황에서 오토박싱 동작을 피할 수 있도록 특별한 버전의 함수형 인터페이스를 제공한다. 예를 들어 아래 예제에서 IntPredicate는 1000이라는 값을 박싱하지 않지만, Predicate<Integer>는 1000이라는 값을 Integer 객체로 박싱한다.

public interface IntPredicate {
  boolean test(int t);
}
IntPredicate evenNumbers = (int i) -> i % 2 == 0;
evenNumbers.test(1000); // 참(박싱 없음)

Predicate<Integer> oddNumbers = (Integer i) -> i % 2 != 0;
oddNumbers.test(1000); // 거짓(박싱)

4. Reference

• “모던 자바 인 액션” (저자: 라울-게이브리얼 우르마, 마리오 푸스코, 앨런 마이크로프트)