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本文主要介绍Integer包装类实例缓存问题,这个特性是从Java5出现目的是提高性能。下面通过一段简单代码看一下Integer包装类缓存。可以试着想一下代码输出结果。如果不了解Integer包装类缓存,下面代码输出结果可能出乎意料。

package com.cjavapy.test;

public class test {

	public static void main(String[] args) {
		Integer integer1 = 3;
		Integer integer2 = 3;
		if (integer1 == integer2)
			System.out.println("integer1 == integer2");
		else
			System.out.println("integer1 != integer2");
		Integer integer3 = 300;
		Integer integer4 = 300;
		if (integer3 == integer4)
			System.out.println("integer3 == integer4");
		else
			System.out.println("integer3 != integer4");

	}
}

我们一般看来,两个if判断的结果应该都是false,虽然他们值是相同的,但他们是两个包装类对象有不同的引用。==是比较两个对象的引用,equals()是比较值。

但实际输出的结果如下,

integer1 == integer2
integer3 != integer4

Java Integer包装类缓存的实现

在Java5中,一个新特性就是对Integer包装类对象的处理,会把包装类对象缓存到内存中来提高性能。被缓存的包装类对象对于相同的值就是同一个包装类对象。

一般情况下包装类缓存适用两个条件:

  • Integer的值是在-128到+127之间
  • 使用自动装箱的创建的包装类对象才会缓存,通过构造函数创建的对象不会缓存。

自动装箱就是Java编译器自动把原始类型(值类型)转换成对应的包装类对象(引用类型),和使用valueOf创建的包装类对象是一样的。看一下下面代码,

Integer a = 10; //自动装箱
Integer b = Integer.valueOf(10); //在底层

所以现在我们知道缓存是在Java JDK源码中实现的,下面是Java JDK 1.8.0 build25的源码,

/**
* Returns an {@code Integer} instance representing the specified
* {@code int} value. If a new {@code Integer} instance is not
* required, this method should generally be used in preference to
* the constructor {@link #Integer(int)}, as this method is likely
* to yield significantly better space and time performance by
* caching frequently requested values.
*
* This method will always cache values in the range -128 to 127,
* inclusive, and may cache other values outside of this range.
*
* @param i an {@code int} value.
* @return an {@code Integer} instance representing {@code i}.
* @since 1.5
*/
public static Integer valueOf(int i) {
if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
return new Integer(i);
}

上面代码可以看到,在创建一个新的Integer包装类对象之前,会先在缓存判断一下,是否有缓存,存在就直接返回缓存中的。

Integer缓存类IntegerCache

IntegerCache是在Integer类中私有的(private)静态内部类,下面看下这个类,

 /**
     * Cache to support the object identity semantics of autoboxing for values between
     * -128 and 127 (inclusive) as required by JLS.
     *
     * The cache is initialized on first usage.  The size of the cache
     * may be controlled by the {@code -XX:AutoBoxCacheMax=} option.
     * During VM initialization, java.lang.Integer.IntegerCache.high property
     * may be set and saved in the private system properties in the
     * sun.misc.VM class.
     */
    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() {}
    }

从上面代码和注释中可以看到,自动装箱时能被缓存Integer值的范围是在-128和127之间(包括-128和127),那个缓存的最大值是可以通过VM参数(-XX:AutoBoxCacheMax=size)来修改的,所有缓存的包装类对象是通过一个循环来创建的。会在这个类第一次使用时执行一次。

在自动装箱时,满足条件的值就会从Integer包装类缓存中获取,就不会在新建一个Integer包装类对象了。

其它包装类对象缓存

这种缓存是不仅仅应用在Integer包装类对象,还有下面几种类型也有类似的缓存实现,

  • ByteCache缓存Byte对象
  • ShortCache缓存Short对象
  • LongCache缓存Long对象
  • CharacterCache缓存Character对象

Byte, Short, Long固定的缓存范围是-128 到 127(包括-128和127),Character是0到127(包括0和127),他们的范围都不能修改,而Integer可以修改。