理解java integer的缓存策略-mile米乐体育

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、提高性能的特性。首先看一个使用 integer 的示例代码，展示了 integer 的缓存行为。接着我们将学习这种实现的原因和目的。你可以先猜猜下面 java 程序的输出结果。很明显，这里有一些小陷阱，这也是我们写这篇文章的原因。

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，但由于比较的是对象，而对象的引用不一样，所以会认为两个 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。因此，在这个例子中，不同的对象有不同的引用，所以在进行比较的时候都应该返回 false。但是奇怪的是，这里两个相似的 if 条件判断却返回不同的布尔值。

下面是上面代码真正的输出结果，

integer1 == integer2 integer3 != integer4

java 中 integer 缓存实现

在 java 5 中，为 integer 的操作引入了一个新的特性，用来节省内存和提高性能。整型对象在内部实现中通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，使用构造器创建的 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），这相当于调用 valueof 方法

integer a = 10; //this is autoboxing integer b = integer.valueof(10); //under the hood

现在我们知道了 jdk 源码中对应实现的部分在哪里了。我们来看看 valueof 的源码。下面是 jdk 1.8.0 build 25 中的代码。

 /**      * 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.      *      * 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 { int} value.      * @return an { integer} instance representing { i}.      *   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);     }

在创建新的 integer 对象之前会先在 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。我们来看看这个类，有比较详细的文档，可以提供我们很多信息。

/**      * 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=} 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() {}     }

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 可以通过 jvm 的启动参数 -xx:autoboxcachemax=size 修改。 缓存通过一个 for 循环实现。从小到大的创建尽可能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。以后，就可以使用缓存中包含的实例对象，而不是创建一个新的实例(在自动装箱的情况下)。

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，可以使用 jvm 的启动参数设置最大值。这使我们可以根据应用程序的实际情况灵活地调整来提高性能。是什么原因选择这个 -128 到 127 这个范围呢？因为这个范围的整数值是使用最广泛的。 在程序中第一次使用 integer 的时候也需要一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)规定如下：

如果一个变量 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，可以直接使用 a == b 判断 a 和 b 的值是否相等。

其他缓存的对象

这种缓存行为不仅适用于integer对象。我们针对所有整数类型的类都有类似的缓存机制。

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 可以通过参数改变范围外，其它的都不行。