【转】理解Java Integer的缓存策略

本文将介绍 Java 中 Integer 缓存的相关知识。这是 Java 5 中引入的一个有助于节省内存、提升性能的特性。首先看一个使用 Integer 的示例代码，展现了 Integer 的缓存行为。接着咱们将学习这种实现的缘由和目的。你能够先猜猜下面 Java 程序的输出结果。很明显，这里有一些小陷阱，这也是咱们写这篇文章的缘由。

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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" );        } }

大多数人都认为上面的两个判断的结果都是 false。虽然它们的值相等，但因为比较的是对象，而对象的引用不同，因此会认为两个 if 判断都是 false 的。在 Java 中，== 比较的是对象引用，而 equals 比较的是值。所以，在这个例子中，不一样的对象有不一样的引用，因此在进行比较的时候都应该返回 false。可是奇怪的是，这里两个类似的 if 条件判断却返回不一样的布尔值。

下面是上面代码真正的输出结果，

1 2	integer1 == integer2 integer3 != integer4

Java 中 Integer 缓存实现

在 Java 5 中，为 Integer 的操做引入了一个新的特性，用来节省内存和提升性能。整型对象在内部实现中经过使用相同的对象引用实现了缓存和重用。

上面的规则适用于整数区间 -128 到 +127。

这种 Integer 缓存策略仅在自动装箱（autoboxing）的时候有用，使用构造器建立的 Integer 对象不能被缓存。

Java 编译器把原始类型自动转换为封装类的过程称为自动装箱（autoboxing），这至关于调用 valueOf 方法

1 2	Integer a = 10 ; //this is autoboxing Integer b = Integer.valueOf( 10 ); //under the hood

如今咱们知道了 JDK 源码中对应实现的部分在哪里了。咱们来看看 valueOf 的源码。下面是 JDK 1.8.0 build 25 中的代码。

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/**      * Returns an {<a href="http://www.jobbole.com/members/java12">@code</a> Integer} instance representing the specified      * {<a href="http://www.jobbole.com/members/java12">@code</a> int} value.  If a new {<a href="http://www.jobbole.com/members/java12">@code</a> Integer} instance is not      * required, this method should generally be used in preference to      * the constructor {<a href="http://www.jobbole.com/members/57845349">@link</a> #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 {<a href="http://www.jobbole.com/members/java12">@code</a> int} value.      * @return an {<a href="http://www.jobbole.com/members/java12">@code</a> Integer} instance representing {<a href="http://www.jobbole.com/members/java12">@code</a> i}.      * <a href="http://www.jobbole.com/members/chchxinxinjun">@since</a>  1.5      */     public static Integer valueOf( int i) {         if (i &amp;gt;= IntegerCache.low &amp;amp;&amp;amp; i &amp;lt;= IntegerCache.high)             return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];         return new Integer(i);     }

在建立新的 Integer 对象以前会先在 IntegerCache.cache 中查找。有一个专门的 Java 类来负责 Integer 的缓存。

IntegerCache 类

IntegerCache 是 Integer 类中一个私有的静态类。咱们来看看这个类，有比较详细的文档，能够提供咱们不少信息。

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/**       * 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 {<a href="http://www.jobbole.com/members/java12">@code</a> -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 &amp;lt; cache.length; k++)                  cache[k] = new Integer(j++);                // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)              assert IntegerCache.high &amp;gt;= 127 ;          }            private IntegerCache() {}      }

Javadoc 详细的说明这个类是用来实现缓存支持，并支持 -128 到 127 之间的自动装箱过程。最大值 127 能够经过 JVM 的启动参数 -XX:AutoBoxCacheMax=size 修改。 缓存经过一个 for 循环实现。从小到大的建立尽量多的整数并存储在一个名为 cache 的整数数组中。这个缓存会在 Integer 类第一次被使用的时候被初始化出来。之后，就可使用缓存中包含的实例对象，而不是建立一个新的实例(在自动装箱的状况下)。

实际上在 Java 5 中引入这个特性的时候，范围是固定的 -128 至 +127。后来在 Java 6 中，最大值映射到 java.lang.Integer.IntegerCache.high，可使用 JVM 的启动参数设置最大值。这使咱们能够根据应用程序的实际状况灵活地调整来提升性能。是什么缘由选择这个 -128 到 127 这个范围呢？由于这个范围的整数值是使用最普遍的。 在程序中第一次使用 Integer 的时候也须要必定的额外时间来初始化这个缓存。

Java 语言规范中的缓存行为

在 Boxing Conversion 部分的Java语言规范(JLS)规定以下：

若是一个变量 p 的值属于：-128至127之间的整数(§3.10.1)，true 和 false的布尔值 (§3.10.3)，’u0000′ 至 ‘u007f’ 之间的字符(§3.10.4)中时，将 p 包装成 a 和 b 两个对象时，能够直接使用 a == b 判断 a 和 b 的值是否相等。

其余缓存的对象

这种缓存行为不只适用于Integer对象。咱们针对全部整数类型的类都有相似的缓存机制。

有 ByteCache 用于缓存 Byte 对象

有 ShortCache 用于缓存 Short 对象

有 LongCache 用于缓存 Long 对象

有 CharacterCache 用于缓存 Character 对象

Byte，Short，Long 有固定范围: -128 到 127。对于 Character, 范围是 0 到 127。除了 Integer 能够经过参数改变范围外，其它的都不行。

原文连接： javapapers 翻译： ImportNew.com - 挖坑的张师傅
译文连接： http://www.importnew.com/18884.html
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