Java Integer的緩存策略

Java5為Integer的操作引入了一個新的特性，用來節省內存和提高性能。整型對象在內部實現中通過使用相同的對象引用實現了緩存和重用。
上面的規則默認適用於整數區間 -128 到 +127（這個整數區間可以通過啟動應用的虛擬機參數修改：-XX:AutoBoxCacheMax）。這種Integer緩存策略僅在自動裝箱（autoboxing）的時候有用，使用構造器創建的Integer對象不能被緩存。Java 編譯器把原始類型自動轉換為封裝類的過程稱為自動裝箱（autoboxing），這相當於調用 valueOf 方法。

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

首先看代碼：

public class TestInteger {
  public static void main(String[] args) {
    int i = 128;
    Integer i2 = 128;
    Integer i3 = new Integer(128);
    //Integer會自動拆箱為int，所以為true
    System.out.println(i == i2);
    System.out.println(i == i3);
    System.out.println("**************");
    Integer i5 = 127;//java在編譯的時候,被翻譯成-> Integer i5 = Integer.valueOf(127);
    Integer i6 = 127;
    System.out.println(i5 == i6);//true
    Integer i9 = 128;
    Integer i10 = 128;
    System.out.println(i9 == i10);//false
    Integer ii5 = new Integer(127);
    System.out.println(i5 == ii5); //false
    Integer i7 = new Integer(128);
    Integer i8 = new Integer(123);
    System.out.println(i7 == i8);  //false
  }
}

首先，7行和8行輸出結果都為true,因為Integer和int比都會自動拆箱（jdk1.5以上）。
12行的結果為true,而15行則為false。java在編譯Integer i5 = 127的時候,被翻譯成-> Integer i5 = Integer.valueOf(127);所以關鍵就是看valueOf()函數了。只要看看valueOf()函數的源碼就會明白了。JDK源碼的 valueOf函數式這樣的：

 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);
  }

看一下源碼大家都會明白，對於-128到127之間的數，會進行緩存，Integer i5 = 127時，會將127進行緩存，下次再寫Integer i6 = 127時，就會直接從緩存中取，就不會new了。所以12行的結果為true,而15行為false。
對於17行和20行，因為對象不一樣，所以為false。
對於以上的情況總結如下：

• 無論如何，Integer與new Integer不會相等。不會經歷拆箱過程，i3的引用指向堆，而i4指向專門存放他的內存（常量池），他們的內存地址不一樣，所以為false
• 兩個都是非new出來的Integer，如果數在-128到127之間，則是true,否則為false。java在編譯Integer i2 = 128的時候,被翻譯成-> Integer i2 = Integer.valueOf(128);而valueOf()函數會對-128到127之間的數進行緩存
• 兩個都是new出來的,都為false
• int和Integer(無論new否)比，都為true，因為會把Integer自動拆箱為int再去比

AutoBoxCacheMax參數

// IntegerCache，Integer類的內部類，注意它的屬性都是定義為static final
private static class IntegerCache {
    //緩存的下界，-128，不可變
    static final int low = -128;
    //緩存上界，暫為null
    static final int high;
    //緩存的整型數組
    static final Integer cache[];

    static {
        // 緩存上界，可以通過JVM參數來配置
        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);
            //最大的數組值是Integer.MAX_VALUE
            h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low));
        }
        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() {
    }
}

-XX:AutoBoxCacheMax這個參數是設置Integer緩存上限的參數,在VM初始化期間java.lang.Integer.IntegerCache.high屬性可以被設置和保存在私有的系統屬性sun.misc.VM class中。理論上講，當系統需要頻繁使用Integer時，或者說堆內存中存在大量的Integer對象時，可以考慮提高Integer緩存上限，避免JVM重復創造對象，提高內存的使用率，減少GC的頻率，從而提高系統的性能。
理論歸理論，這個參數能否提高系統系統關鍵還是要看堆中Integer對象到底有多少、以及Integer的創建的方式。如果堆中的Integer對象很少，重新設置這個參數並不會提高系統的性能。即使堆中存在大量的Integer對象，也要看Integer對象時如何產生的。

1. 大部分Integer對象通過Integer.valueOf()產生。說明代碼里存在大量的拆箱與裝箱操作。這時候設置這個參數會系統性能有所提高。
2. 大部分Integer對象通過反射，new產生。這時候Integer對象的產生大部分不會走valueOf()方法，所以設置這個參數也是無濟於事。

JDK中其他類似的緩存

Integer的緩存上限可以通過Java虛擬機參數修改，Byte、Short、Long、Character的緩存則沒法修改。

Byte

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));
    }
}

public static Byte valueOf(byte b) {
    final int offset = 128;
    return ByteCache.cache[(int)b + offset];
}

Short

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));
    }
}

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);
}

Long

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);
    }
}

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);
}

Character

private static class CharacterCache {
    private CharacterCache(){}
    static final Character cache[] = new Character[127 + 1];
    static {
        for (int i = 0; i < cache.length; i++)
            cache[i] = new Character((char)i);
    }
}

public static Character valueOf(char c) {
    if (c <= 127) { // must cache
        return CharacterCache.cache[(int)c];
    }
    return new Character(c);
}

示例：

public class AllCacheDemo {
    /**
     * 演示JDK內部緩存
     */
    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 28;
        Integer b = 28;
        println(a == b);

        Byte c = 25;
        Byte d = 25;
        println(c==d);

        Short p=12;
        Short q=12;
        println(p==q);

        Long x=127L;
        Long y=127L;
        println(x==y);

        Character m='M';
        Character n='M';
        println(m==n);
    }

    public static void println(Object o){
        System.out.println(o);
    }
}

作者：劉曉；花名：愚谷。
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