Java 中int和Integer有什么区别

面对上面的问题，你该怎么回答？

典型回答

int 是咱们常说的整形数字，是 Java 的 8 个原始数据类型（Primitive Types，boolean、byte、short、char、int、float、double、long）之一。Java 语言虽然号称一切都是对象，但原始数据类型是例外。

Integer 是 int 对应的包装类，它有一个 int 类型的字段存储数据，而且提供了基本操做，好比数学运算、int 和字符串之间转换等。在 Java 5 中，引入了自动装箱和自动拆箱功能（boxing/unboxing），Java 能够根据上下文，自动进行转换，极大地简化了相关编程。

关于 Integer 的值缓存，这涉及 Java 5 中另外一个改进。构建 Integer 对象的传统方式是直接调用构造器，直接 new 一个对象。可是根据实践，咱们发现大部分数据操做都是集中在有限的、较小的数值范围，于是，在 Java 5 中新增了静态工厂方法 valueOf，在调用它的时候会利用一个缓存机制，带来了明显的性能改进。按照 Javadoc，这个值默认缓存是 -128 到 127 之间。

这个问题涵盖了 Java 里的两个基础要素：原始数据类型、包装类。谈到这里，就能够很是天然地扩展到自动装箱、自动拆箱机制，进而考察封装类的一些设计和实践。坦白说，理解基本原理和用法已经足够平常工做需求了，可是要落实到具体场景，仍是有不少问题须要仔细思考才能肯定。

咱们能够结合其余方面，来考察面试者的知识掌握程度和思考逻辑，好比：

• 自动装箱 / 自动拆箱是发生在什么阶段？编译阶段、运行时？
• 使用静态工厂方法 valueOf 会使用到缓存机制，那么自动装箱的时候，缓存机制起做用吗？
• 为何咱们须要原始数据类型，Java 的对象彷佛也很高效，应用中具体会产生哪些差别？
• 阅读过 Integer 源码吗？分析下类或某些方法的设计要点。

彷佛有太多内容能够探讨，咱们一块儿来分析一下。

知识扩展

1. 理解自动装箱、拆箱自动装箱实际上算是一种语法糖。

什么是语法糖？能够简单理解为 Java 平台为咱们自动进行了一些转换，保证不一样的写法在运行时等价，它们发生在编译阶段，也就是生成的字节码是一致的。
像前面提到的整数，javac 替咱们自动把装箱转换为 Integer.valueOf()，把拆箱替换为Integer.intValue()，这彷佛这也顺道回答了另外一个问题，既然调用的是 Integer.valueOf，天然可以获得缓存的好处啊。

如何程序化的验证上面的结论呢？

你能够写一段简单的程序包含下面两句代码，而后反编译一下。固然，这是一种从表现倒推的方法，大多数状况下，咱们仍是直接参考规范文档会更加可靠，毕竟软件承诺的是遵循规范，而不是保持当前行为。

Integer integer = 1; int unboxing = integer ++;

反编译输出：

1: invokestatic #2 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer; 8: invokevirtual #3 // Method java/lang/Integer.intValue:()I

这种缓存机制并非只有 Integer 才有，一样存在于其余的一些包装类，好比：

• Boolean，缓存了 true/false 对应实例，确切说，只会返回两个常量实例Boolean.TRUE/FALSE。
• Short，一样是缓存了 -128 到 127 之间的数值。
• Byte，数值有限，因此所有都被缓存（-128 到 127 ）。
• Character，缓存范围 '\u0000' 到 '\u007F'。
• Long只缓存了 -128 到 127 之间的数值。

自动装箱 / 自动拆箱彷佛很酷，在编程实践中，有什么须要注意的吗？ 

原则上，建议避免无心中的装箱、拆箱行为，尤为是在性能敏感的场合，建立 10 万个 Java 对象和 10 万个整数的开销可不是一个数量级的，不论是内存使用仍是处理速度，光是对象头的空间占用就已是数量级的差距了。

咱们其实能够把这个观点扩展开，使用原始数据类型、数组甚至本地代码实现等，在性能极度敏感的场景每每具备比较大的优点，用其替换掉包装类、动态数组（如 ArrayList）等能够做为性能优化的备选项。一些追求极致性能的产品或者类库，会极力避免建立过多对象。固然，在大多数产品代码里，并无必要这么作，仍是以开发效率优先。以咱们常常会使用到的计数器实现为例，下面是一个常见的线程安全计数器实现。

class Counter { private final AtomicLong counter = new AtomicLong(); public void increase() { counter.incrementAndGet(); } }

若是利用原始数据类型，能够将其修改成

class CompactCounter { private volatile long counter; private static final AtomicLongFieldUpdater<CompactCounter> updater = AtomicLongFieldUpdater.newUpdater(CompactCounter.class,"counter"); public void increase() { updater.incrementAndGet(this); } }

2. 源码分析

考察是否阅读过、是否理解 JDK 源代码多是部分面试官的关注点，这并不彻底是一种苛刻要求，阅读并实践高质量代码也是程序员成长的必经之路，下面我来分析下 Integer 的源码。总体看一下 Integer 的职责，它主要包括各类基础的常量，好比最大值、最小值、位数等；前面提到的各类静态工厂方法 valueOf()；获取环境变量数值的方法；各类转换方法，好比转换为不一样进制的字符串，如 8 进制，或者反过来的解析方法等。咱们进一步来看一些有意思的地方。首先，继续深挖缓存，Integer 的缓存范围虽然默认是 -128 到 127，可是在特别的应用场景，好比咱们明确知道应用会频繁使用更大的数值，这时候应该怎么办呢？

缓存上限值实际是能够根据须要调整的，JVM 提供了参数设置：

- XX:AutoBoxCacheMax=N

这些实现，都体如今java.lang.Integer源码之中，并实如今 IntegerCache 的静态初始化块里。

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() {} } .... }

第二，咱们在分析字符串的设计实现时，提到过字符串是不可变的，保证了基本的信息安全和并发编程中的线程安全。若是你去看包装类里存储数值的成员变量“value”，你会发现，不论是Integer 仍是Boolean 等其余基本类型封装类，其value都被声明为“private final”，因此，它们一样是不可变类型！ 

3. 原始类型线程安全

前面提到了线程安全设计，你有没有想过，原始数据类型操做是否是线程安全的呢？

这里可能存在着不一样层面的问题：

• 原始数据类型的变量，显然要使用并发相关手段，才能保证线程安全，这些我会在专栏后面的并发主题详细介绍。若是有线程安全的计算须要，建议考虑使用相似 AtomicInteger、AtomicLong 这样的线程安全类。
• 特别的是，部分64位的数据类型，long、double，甚至不能保证写操做的原子性，可能出现程序读取到只更新了一半数据位的数值！ 

“深刻java虚拟机”中提到，int等不大于32位的基本类型的操做都是原子操做，可是某些jvm对long和double类型的操做并非原子操做，这样就会形成错误数据的出现。

错误数据出现的缘由是： 
在32位的虚拟机中，对于long和double变量，把它们做为2个原子性的32位值来对待，而不是一个原子性的64位值， 
这样将一个long型的值保存到内存的时候，多是2次32位的写操做， 
2个竞争线程想写不一样的值到内存的时候，可能致使内存中的值是不正确的结果。

一、写入高位32位值(线程2) 
二、写入高位32位值(线程1) 
三、写入低位32位值(线程1) 
四、写入低位32位值(线程2)

这样内存中的值变成线程1的高32位值和线程2的低32位值的组合，是个错误的值。 
书中还提到，上面出现问题的long和double变量是没有声明为volatile的变量。
volatile自己不保证获取和设置操做的原子性，仅仅保持修改的可见性。

可是java内存模型保证声明为volatile的long和double变量的get和set操做是原子的。

jvm spec引用中的最后一段说到，jvm能够很轻易的将变量操做变成原子性的，可是却受到了当前硬件的约束，由于流行的微处理器仍是32bit居多，所以64bit的变量须要拆分红两次，但若是是64bit处理器就能知足64bit变量的原子性操做了。

针对这个问题，找到了网上的一个总结：

• 对于64位的long和double，若是没有被volatile修饰，那么对其操做能够不是原子的。在操做的时候，能够分红两步，每次对32位操做；
• 若是使用volatile修饰long和double，那么其读写都是原子操做；
• 在实现JVM时，能够自由选择是否把读写long和double做为原子操做；
• java中对于long和double类型的写操做不是原子操做，而是分红了两个32位的写操做。读操做是否也分红了两个32位的读呢？在JSR-133以前的规范中，读也是分红了两个32位的读，可是从JSR-133规范开始，即JDK5开始，读操做也都具备原子性；
• java中对于其余类型的读写操做都是原子操做(除long和double类型之外)；
• 对于引用类型的读写操做都是原子操做，不管引用类型的实际类型是32位的值仍是64位的值；
• 对于long类型的不恰当操做可能读取到从未出现过的值。而对于int的不恰当操做则可能读取到旧的值；