本文將介紹Java中Integer的緩存相關(guān)知識(shí)。這是在Java 5中引入的一個(gè)有助于節(jié)省內(nèi)存、提高性能的功能。首先看一個(gè)使用Integer的示例代碼，從中學(xué)習(xí)其緩存行為。接著我們將為什么這么實(shí)現(xiàn)以及他到底是如何實(shí)現(xiàn)的。你能猜出下面的Java程序的輸出結(jié)果嗎。如果你的結(jié)果和真正結(jié)果不一樣，那么你就要好好看看本文了。
package com.javapapers.java;
public class JavaIntegerCache {
? ? public static void main(String... strings) {
? ? ? ? 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");
? ? }
}
我們普遍認(rèn)為上面的兩個(gè)判斷的結(jié)果都是false。雖然比較的值是相等的，但是由于比較的是對(duì)象，而對(duì)象的引用不一樣，所以會(huì)認(rèn)為兩個(gè)if判斷都是false的。在Java中，==比較的是對(duì)象應(yīng)用，而equals比較的是值。所以，在這個(gè)例子中，不同的對(duì)象有不同的引用，所以在進(jìn)行比較的時(shí)候都將返回false。奇怪的是，這里兩個(gè)類(lèi)似的if條件判斷返回不同的布爾值。
上面這段代碼真正的輸出結(jié)果：
integer1 == integer2
integer3 != integer4
Java中Integer的緩存實(shí)現(xiàn)
在Java 5中，在Integer的操作上引入了一個(gè)新功能來(lái)節(jié)省內(nèi)存和提高性能。整型對(duì)象通過(guò)使用相同的對(duì)象引用實(shí)現(xiàn)了緩存和重用。
適用于整數(shù)值區(qū)間-128 至 +127。
只適用于自動(dòng)裝箱。使用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對(duì)象不適用。
Java的編譯器把基本數(shù)據(jù)類(lèi)型自動(dòng)轉(zhuǎn)換成封裝類(lèi)對(duì)象的過(guò)程叫做自動(dòng)裝箱，相當(dāng)于使用valueOf方法：
Integer a = 10; //this is autoboxing
Integer b = Integer.valueOf(10); //under the hood
現(xiàn)在我們知道了這種機(jī)制在源碼中哪里使用了，那么接下來(lái)我們就看看JDK中的valueOf方法。下面是JDK 1.8.0 build 25的實(shí)現(xiàn)：
/**
? ? ?* 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);
? ? }
在創(chuàng)建對(duì)象之前先從IntegerCache.cache中尋找。如果沒(méi)找到才使用new新建對(duì)象。
IntegerCache Class
IntegerCache是Integer類(lèi)中定義的一個(gè)private static的內(nèi)部類(lèi)。接下來(lái)看看他的定義。
/**
? ?* 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() {}
? }
其中的javadoc詳細(xì)的說(shuō)明了緩存支持-128到127之間的自動(dòng)裝箱過(guò)程。最大值127可以通過(guò)-XX:AutoBoxCacheMax=size修改。 緩存通過(guò)一個(gè)for循環(huán)實(shí)現(xiàn)。從低到高并創(chuàng)建盡可能多的整數(shù)并存儲(chǔ)在一個(gè)整數(shù)數(shù)組中。這個(gè)緩存會(huì)在Integer類(lèi)第一次被使用的時(shí)候被初始化出來(lái)。以后，就可以使用緩存中包含的實(shí)例對(duì)象，而不是創(chuàng)建一個(gè)新的實(shí)例(在自動(dòng)裝箱的情況下)。
實(shí)際上這個(gè)功能在Java 5中引入的時(shí)候,范圍是固定的-128 至 +127。后來(lái)在Java 6中，可以通過(guò)java.lang.Integer.IntegerCache.high設(shè)置最大值。這使我們可以根據(jù)應(yīng)用程序的實(shí)際情況靈活地調(diào)整來(lái)提高性能。到底是什么原因選擇這個(gè)-128到127范圍呢？因?yàn)檫@個(gè)范圍的數(shù)字是最被廣泛使用的。 在程序中，第一次使用Integer的時(shí)候也需要一定的額外時(shí)間來(lái)初始化這個(gè)緩存。
Java語(yǔ)言規(guī)范中的緩存行為
在Boxing Conversion部分的Java語(yǔ)言規(guī)范(JLS)規(guī)定如下：
如果一個(gè)變量p的值是：
-128至127之間的整數(shù)(§3.10.1)
true 和 false的布爾值 (§3.10.3)
‘\u0000’至 ‘\u007f’之間的字符(§3.10.4)
中時(shí)，將p包裝成a和b兩個(gè)對(duì)象時(shí)，可以直接使用a==b判斷a和b的值是否相等。
其他緩存的對(duì)象
這種緩存行為不僅適用于Integer對(duì)象。我們針對(duì)所有的整數(shù)類(lèi)型的類(lèi)都有類(lèi)似的緩存機(jī)制。
有ByteCache用于緩存Byte對(duì)象
有ShortCache用于緩存Short對(duì)象
有LongCache用于緩存Long對(duì)象
有CharacterCache用于緩存Character對(duì)象
Byte, Short, Long有固定范圍: -128 到 127。對(duì)于Character, 范圍是 0 到 127。除了Integer以外，這個(gè)范圍都不能改變。
來(lái)源：張洪亮，
www.hollischuang.com/archives/1174
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