java基础数据类型自动装箱的缓存

2019-11-06 06:35:33

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供稿：网友

从java 5开始，基础数据类型被赋予了自动装箱和自动拆箱机制。

问题

public static void main(String[] args) { Integer a = 100, b = 100, c = 1000, d = 1000; System.out.PRint(a == b);//true System.out.print(','); System.out.println(c == d);//false}

打印结果为true,false 这是为什么呢？

原因

这是由于Integer在自动装箱过程中使用了缓存机制。

基础数据类型在自动装箱过程中会使用缓存机制来提高效率，在缓存范围内相同值的自动装箱对象相同（==为true），本文将总结基础数据类型在自动装箱过程中的缓存特点。

话不多说，先上结果：

类型	字节数	包装类型	缓存范围	说明
byte	1	Byte	-128 ~ 127	全部缓存
short	2	Short	-128 ~ 127	部分缓存
int	4	Integer	-128 ~ 127	部分缓存最大值默认为127可以通过设定JVM启动参数`-XX:AutoBoxCacheMax=<size>`来修改缓存的最大值
long	8	Long	-128 ~ 127	部分缓存
char	2	Character	0 ~ 127	部分缓存
boolean	1或4	Boolean	true, false	全部缓存boolean类型在编译后使用java虚拟机的int数据类型代替，boolean数组则被编码为byte数组
float	4	Float		没有缓存
double	8	Double		没有缓存

分析

我们知道，在自动装箱过程中，使用了对应包装类的valueOf静态方法

例如：Integer num = 100;等价于Integer num = Integer.valueOf(100);

1. int

Integer中自动装箱使用的valueOf函数定义如下：

public static Integer valueOf(int i) { assert IntegerCache.high >= 127; if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high) return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)]; return new Integer(i); }

可以看到在IntegerCache.low ~ IntegerCache.high之间的数字，将会从缓存中获取，在这个区间之外的数字，将创建一个新的Integer对象。接下来再来看看IntegerCache的定义（它是定义在Integer内部的一个静态类）：

/** * 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. */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) { 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); } high = h; cache = new Integer[(high - low) + 1]; int j = low; for(int k = 0; k < cache.length; k++) cache[k] = new Integer(j++); } private IntegerCache() {}}

通过代码及注释，我们可以了解到以下几点信息：

在IntegerCache中定义了一个Integer数组cache在first usage（IntegerCache类被加载）时进行初始化其缓存范围默认为从-128至127可以通过-XX:AutoBoxCacheMax=<size>来控制cache的size

所以，在默认情况下，-128~127范围内的自动装箱使用了缓存，相同的值自动装箱后的对象相同（即a == b 为true）。

延伸阅读：为什么java中要做IntegerCache这种设置？

2. byte/short/long

byte/short/long对应的包装类的缓存方式与Integer不同，没有用到自定义Cache类，而是直接在包装类内部定义了一个长度为256的缓存数组：

2.1 byte

public static Byte valueOf(byte b) { return VALUES[b + 128];}private static final Byte[] VALUES = new Byte[256];static { for (int i = -128; i < 128; i++) { VALUES[i + 128] = new Byte((byte) i); }}

2.2 short

public static Short valueOf(short s) { return s < -128 || s >= 128 ? new Short(s) : SMALL_VALUES[s + 128];}private static final Short[] SMALL_VALUES = new Short[256];static { for (int i = -128; i < 128; i++) { SMALL_VALUES[i + 128] = new Short((short) i); }}

2.3 long

public static Long valueOf(long v) { return v >= 128 || v < -128 ? new Long(v) : SMALL_VALUES[((int) v) + 128];}private static final Long[] SMALL_VALUES = new Long[256];static { for (int i = -128; i < 128; i++) { SMALL_VALUES[i + 128] = new Long(i); }}

3. char

char的包装类型Character的自动装箱缓存方式类似于byte/short/long，不过缓存长度只有128（0~127）

public static Character valueOf(char c) { return c < 128 ? SMALL_VALUES[c] : new Character(c);}private static final Character[] SMALL_VALUES = new Character[128];static { for (int i = 0; i < 128; i++) { SMALL_VALUES[i] = new Character((char) i); }}