Примитивы и обёртки

Класс-обёртка вроде Integer, Double или Boolean упаковывает примитив в настоящий объект, чтобы его можно было хранить в обобщениях и коллекциях, которые держат только объекты. Автоупаковка преобразует примитив в его обёртку автоматически (например, int в Integer), а распаковка преобразует обёртку обратно в примитив, так что можно смешивать их без явных преобразований.

Массив — конструкция языка фиксированной длины, доступная через поле length. Он может хранить примитивы напрямую и ковариантен, поэтому неверная запись выявляется лишь во время выполнения как ArrayStoreException. ArrayList — библиотечный класс, который оборачивает массив и растёт по надобности; у него есть size() и add(), он хранит только объекты, поэтому примитивы упаковываются, а благодаря обобщениям он инвариантен, и неверный тип элемента отвергается на компиляции.

r1 равно true, r2 — false, r3 — false. Автоупаковка вызывает Integer.valueOf, который кэширует объекты для -128..127, поэтому 100 возвращает один и тот же закэшированный объект (== true), а 200 вне диапазона и упаковывается в новый объект каждый раз (== false). new Integer(100) всегда выделяет память, поэтому два вызова new никогда не ==.

Три классические. == между двумя Integer сравнивает ссылки, поэтому даёт true для 127 из кэша -128..127, но false для 128 — равенство, которое проходит все мелкие тесты и падает в проде. Распаковка null-обёртки бросает NullPointerException на строке без единого видимого разыменования, например int x = map.get(missing). А упаковка сдвигает разрешение перегрузок: list.remove(1) для List<Integer> удаляет по индексу, а list.remove(Integer.valueOf(1)) — по значению.

Потому что в нём есть примитивные типы вроде int, char и boolean, которые не являются объектами: у них нет методов, они не наследуются от Object и существуют как простые значения, а не в куче. Чисто ОО-язык трактовал бы всё как объект. Java сохраняет примитивы ради производительности и связывает их с миром объектов через классы-обёртки вроде Integer.