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。

巴特西

Java自动装箱与缓存