Integerクラスの参照渡しについて

Question

Javaの勉強をしていてIntegerクラスについて質問があります。

以下のコードにおいて
3つ目の出力でなぜfalseになるのでしょうか？

class Test {
  public static void main(String[] args) {
    Integer i1 = new Integer(10);
    Integer i2 = i1;
    System.out.print((i1 == i2) + " ");
    System.out.print((i1++) + " ");
    System.out.print(i1 == i2);
  }
}

変数i1がインクリメントされており、変数i1=11,変数i2は10となりfalseになっている。
という事実はわかるのですが、Integerクラスは参照型のため、参照渡しのように
変数i1がインクリメントされたタイミングで変数i2も値が更新されると思っていました。

以下のようにListであれば値が更新されます。

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

 class Test {
 public static void main(String[] args) {
 List<Integer> i1 = new ArrayList<>();
 i1.add(10);
 List<Integer> i2 = i1;
 System.out.print((i1 == i2) + " ");
 i1.add(5);
 System.out.print(i1 == i2);
 }
 }

このIntegerクラスの参照渡しについて解説していただける方がいらっしゃれば教えていただきたいと思います。

Answer 1

Integerが参照型のため、最初i1とi2が同一のインスタンスを参照しているという点はあってます。
しかし、Integerは不変オブジェクトである点はご存知でしょうか？

i1が11に変化するのはお判りですね。しかし最初に述べたようにIntegerは不変オブジェクトなので値が10であるようなインスタンスが11に変化するようなことはありません。11になる場合は新たにIntegerのインスタンスが生成され(もちろんその値が11になっている)それがi1に代入されることになります。
しかし代入されるのはi1のみであってi2は元の値のままなので３番目の==はfalseになるのです。

インクリメントの動きをもう少し詳しくいえば次のようになります。

Integer i1 = new Integer(10);
i1++;

==> これは次のように解釈されます。

Integer i1 = new Integer(10);
i1 = Integer.valueOf(i1.intValue() + 1);

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ご参考：
実際にインクリメンタル演算子を使ったソースコードをコンパイルしてjavapでコンパイルされたクラスファイルの中身にあるバイトコードを表示すると上記のように解釈されていることが確認できます。

Comments

[k499778]

回答ありがとうございます。
インクリメントの部分の解釈は私も記事を見つけ知ることができました。

不変オブジェクトはほとんど知りませんでした。
String型やInteger型のような不変オブジェクトは値を更新する際、参照の中身が変わっているのではなく、
参照自体を更新しているのですね。
イメージとしてはクラスのフィルードをfinal修飾詞で定義しているようなところでしょうか。

勉強になりました。ありがとうございました。

[KSwordOfHaste]

> 参照自体を更新しているのですね。
そのとおりです。
> クラスのフィルードをfinal修飾詞で定義しているようなところ
そうですね。実際Integerの値を保持するフィールドvalueはfinalとして宣言されています。

Answer 2

intに対して行う操作をIntegerに対して行う場合、(今回のインクリメントの場合)
0. Integerがintに変換(オートアンボクシング)
0. 変換されたint値をインクリメント
0. そのintをIntegerに変換(オートボクシング)

ということが内部で起こっています。つまり、別の値を持ったIntegerインスタンスがi1に返されています。

後半のListはIntegerだろうが何だろうが同じです。参照しているListの箱が同じなのですから、その箱に対する変化はどこから参照していようが同じように見えます。

Comments

[k499778]

回答ありがとうございます。
内部でアンポクシングされてオートボクシングされているのですか。
そのため以前のi1とは異なる参照が渡されているため、i1とi2は参照が一致しないとなるのですね。

リンク先（https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1323139743）の記事を見つけましたが、インクリメントの箇所は内部では以下のようになっているのかもしれませんね。

i1 = new Integer( i1.intValue() + 1 );

Lsitに関してはIntegerクラスにこだわったわけではなく参照渡しの例として挙げ、Integerと同じ流れの処理なのになぜListはできてIntegerはできないのか。という名目で記載しました。

アドバイスいただきありがとうございました。また理解が深まりました。