自动装箱与缓存
现象
有以下代码：
1 public class Main {
2 public static void main(String[] args) {
3 Integer i1 = 127;
4 Integer i2 = 127;
5 Integer i3 = new Integer(127);
6 Integer i4 = new Integer(127);
7
8 System.out.println(i1 == i2);//true
9 System.out.println(i3 == i4);//false
10 }
11 }
控制台输出：
true
false，
我们知道，第3、4行发生了自动装箱，生成了Integer对象，并将对象的引用赋值给i1和i2，“==”比较的是对象的引用，控制台输出看，i1和i2保存了同一个Integer对象的引用。
下面对上述代码进行反编译：
/*
* Decompiled with CFR 0.149.
*/
package com.learn.java;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Integer i1 = Integer.valueOf((int)127);
Integer i2 = Integer.valueOf((int)127);
Integer i3 = new Integer((int)127);
Integer i4 = new Integer((int)127);
System.out.println((i1 == i2 ? 1 : 0) != 0);
System.out.println((i3 == i4 ? 1 : 0) != 0);
}
}
从反编译结果看，Integer类自动装箱执行了valueOf方法。
本质
下面是Integer类中构造方法和ValueOf(int)方法的源码以及注释：
package java.lang;
import java.lang.annotation.Native;
public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer> {
/**
* Constructs a newly allocated Integer object that represents the specified int value.
* 创建一个新的、包装了指定int数值的Integer实例。
* @params value - the value to be represented by the Integer object.
*/
public Integer(int value) {
this.value = value;
}
/**
* Returns an Integer instance representing the specified int value. If a new Integer instance * is not required, this method should generally be used in preference to the constructor
* Integer(int), as this method is likely to yield significantly better space and time
* performance by caching frequently requested values.
* 返回一个包装了指定int数值的Integer实例。除非必须返回一个Integer实例，应该优先使用valueOf(int)方法而
* 不是Integer(int)方法。valueOf(int)方法通过事先缓存常用的数值，表现出更好的时间、空间性能。
*
* This method will always cache values in the range -128 to 127,inclusive, and may cache other
* values outside of this range.
* 默认情况下，缓存-128~127范围内的值，缓存范围可根据需要进行一定的调整。
*
* @param i - an int value.
* @return an 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);
}
}
下面是valueOf(int)方法中使用到的IntegerCache内部类的源码：
/**
* 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
* {-XX:AutoBoxCacheMax=<size>} 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.
* 缓存在首次使用时完成初始化，缓存的范围（上界）可通过 -XX:AutoBoxCacheMax 配置。
*/
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);
// 127是缓存的最小上界
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() {}
}
上面源码中的信息可以总结为以下几点：
- valueOf(int)方法不一定返回新Integer实例的引用。如果int数值在缓存范围内，返回的是缓存中已经存在的Integer实例的引用，这意味着，在不同的地方，使用相同的int数值调用valueOf(int)方法，可能得到相同的引用。
- 缓存在第一次使用valueOf(int)方法时创建。所以第一次使用valueOf(int)方法需要消耗额外的时间。
- 默认情况下，缓存数值在-128~127范围内的实例。
- 可以使用参数调整缓存的上界。最大上界为Integer.MAX_VALUE，最小上界为127（默认为该值）
- 最多缓存Integer.MAX_VALUE个元素。
拓展
下面看看其他包装类有没有与Integer类一样的缓存机制。
1. Byte
public final class Byte extends Number implements Comparable<Byte> {
public static Byte valueOf(byte b) {
final int offset = 128;
return ByteCache.cache[(int)b + offset];
}
private static class ByteCache {
private ByteCache(){}
static final Byte cache[] = new Byte[-(-128) + 127 + 1];
static {
for(int i = 0; i < cache.length; i++)
cache[i] = new Byte((byte)(i - 128));
}
}
}
从源码看，Byte也有类似的缓存机制，但是缓存的范围是固定的。
2. Short
public final class Short extends Number implements Comparable<Short> {
public static Short valueOf(short s) {
final int offset = 128;
int sAsInt = s;
if (sAsInt >= -128 && sAsInt <= 127) { // must cache
return ShortCache.cache[sAsInt + offset];
}
return new Short(s);
}
private static class ShortCache {
private ShortCache(){}
static final Short cache[] = new Short[-(-128) + 127 + 1];
static {
for(int i = 0; i < cache.length; i++)
cache[i] = new Short((short)(i - 128));
}
}
}
从源码看，Short也有类似的缓存机制，但是缓存的范围是固定的。
3. Long
public final class Long extends Number implements Comparable<Long> {
public static Long valueOf(long l) {
final int offset = 128;
if (l >= -128 && l <= 127) { // will cache
return LongCache.cache[(int)l + offset];
}
return new Long(l);
}
private static class LongCache {
private LongCache(){}
static final Long cache[] = new Long[-(-128) + 127 + 1];
static {
for(int i = 0; i < cache.length; i++)
cache[i] = new Long(i - 128);
}
}
}
从源码看，Long也有类似的缓存机制，但是缓存的范围是固定的。
4. Float
public final class Float extends Number implements Comparable<Float> {
public static Float valueOf(float f) {
return new Float(f);
}
}
从源码看，Float没有缓存机制。
5. Double
public final class Double extends Number implements Comparable<Double> {
public static Double valueOf(double d) {
return new Double(d);
}
}
从源码看，Double没有缓存机制。