浅谈Integer缓存机制原理

2024-08-18 23:54 由 seven97_top 发表于 #后端开发

面试题引入

这里引申出一个经典问题，看下面代码

Integer a = 100;

Integer b = 100;
System.out.println(a == b);//true

Integer c = 200;
Integer d = 200;
System.out.println(c == d);//false

为什么第一个输出的是true，第二个输出的是false？

源码分析

Integer a = 100的这种直接赋值操作，是调⽤Integer.valueOf(100)方法，从Integer.valueOf()源码可以看到，返回的是Integer对象，但这里的实现并不是简单的new Integer，而是先判断 i 这个值是否在IntegerCache范围内，如果在，直接返回IntegerCache中的值，如果不在则new Integer

public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}

 private static class IntegerCache {
    static final int low = -128;
    static final int high;
    static final Integer cache[];

    static {
        // high value may be configured by property
        int h = 127;
        String integerCacheHighPropValue =
            sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
        if (integerCacheHighPropValue != null) {
            try {
                int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
                i = Math.max(i, 127);
                // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
                h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
            } catch( NumberFormatException nfe) {
                // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
            }
        }
        high = h;

        cache = new Integer[(high - low) + 1];
        int j = low;
        for(int k = 0; k < cache.length; k++)
            cache[k] = new Integer(j++);

        // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
        assert IntegerCache.high >= 127;
    }

    private IntegerCache() {}
}

从源码可以看到，默认Integer cache 的下限是-128，上限默认127。当赋值100给Integer时，刚好在这个范围内，所以从cache中取对应的Integer并返回，所以a和b返回的是同一个对象，所以比较是相等的，当赋值200给Integer时，不在cache 的范围内，所以会new Integer并返回，当然比较的结果是不相等的。

扩展：Byte，Short，Integer，Long 这 4 种包装类默认创建了数值 [-128，127] 的相应类型的缓存数据，Character 创建了数值在 [0,127] 范围的缓存数据，Boolean 直接返回 True or False

System.out.println(Integer.valueOf(-128) == Integer.valueOf(-128));//1.true
System.out.println(Integer.valueOf(127) == Integer.valueOf(127));//2.true
System.out.println(Integer.valueOf(128) == Integer.valueOf(128));//3.false
System.out.println(Integer.parseInt("128") == Integer.valueOf(128));//4.true

1、2、3都好理解，缓存范围是 [-128，127]，1、2都在范围内，返回的是缓存中的对象，因此输出true，3不在范围内，返回的是新 new 的Integer，因此输出false。

那为什么4输出的是true呢？ 128 在缓存范围外，按道理会 new 出一个Integer对象，为什么输出true呢？

首先Integer.parseInt方法返回的是int 基本数据类型，不是对象，也就是说 Integer.parseInt("128") = 128
```
public static int parseInt(String s) throws NumberFormatException {
    return parseInt(s,10);
}
```
当进行比较("==")运算时，会进行自动拆箱，也就是说 Integer.valueOf(128) 生成的 Integer 会自动拆箱成128，那么比较两个相等的额数值自然是true的

当基础类型与它们的包装类有如下几种情况时，编译器会自动进行装箱或拆箱：

赋值操作（装箱或拆箱）

进行加减乘除混合运算（拆箱）

进行>,<,==比较运算（拆箱）

调用equals进行比较（装箱）

ArrayList、HashMap等集合类添加基础类型数据时（装箱）

注意：三目运算符 condition ? 表达式 1：表达式 2 中，高度注意表达式 1 和 2 在类型对齐时，可能抛出因自动拆箱导致的 NPE 异常

表达式 1 或表达式 2 的值只要有一个是原始类型。
表达式 1 或表达式 2 的值的类型不一致，会强制拆箱升级成表示范围更大的那个类型。

Integer a = 1;
Integer b = 2;
Integer c = null;
Boolean flag = false;
// a*b 的结果是 int 类型，那么 c 会强制拆箱成 int 类型，抛出 NPE 异常
Integer result = (flag ? a * b : c);

思考

缓存机制存在的原因：将频繁被使用的对象缓存起来，可以提升读取的效率，这是一个典型的用空间换时间的例子（其实缓存机制都是这个原理），而Java开发者认为[-128，127]是比较常使用的范围。

关于作者

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