Integer的缓存模式，自动拆装箱，关于128不等于128的问题

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一定要读的原文：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwM……

大家好，我是tin，这是我的第19篇原创文章

我们都遇到过Integer a=128，Integer b=128，但a==b不成立的困惑，今天结合源码和Java的拆装箱说一说其中的原由，先上一个目录：

一、值相等的Integer，==却不成立？

二、自动拆/装箱

2.1 自动装箱

2.2 自动拆箱

三、其他基本类型的缓存

四、结语

---

一、值相等的Integer，==却不成立？

有两个变量a和b，对应分别赋相同的值，但不同情况下的赋值，==号的比较得到的结果却是截然不同。

package com.tin.example.lang;​/** * title: IntegerTest * 
 * description: Integer包装类相关测试 * * @author tin @看点代码再上班 on 2021/5/15 下午1:28 */public class IntegerTest {​    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        Integer a = 127;        Integer b = 127;        System.out.println("res:" + (a == b));        a = 128;        b = 128;        System.out.println("res:" + (a == b));        a = -128;        b = -128;        System.out.println("res:" + (a == b));        a = -129;        b = -129;        System.out.println("res:" + (a == b));    }}​

@示例代码1

当我们运行以上示例代码，输出结果是这样的：

res:true
res:false
res:true
res:false

看到这，我们应该都会觉得奇怪，为什么有些情况下相等，有些情况就不相等了？

我们都知道，==比较的是对象地址引用，不相等说明对象所在的内存地址不一样。

试猜想：相等是因为指向同一个对象，不相等是因为指向不同的对象。

那么，为什么有些值指向同一个对象，有些值却没有指向同一个对象？

要知道真正原因，一看源码便知，源码底下无秘密。

首先，我们要看的是java.lang.Integer#valueOf(int)方法的源码，其实现如下：

/**
     * Returns an {@code Integer} instance representing the specified
     * {@code int} value.  If a new {@code Integer} instance is not
     * required, this method should generally be used in preference to
     * the constructor {@link #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 {@code int} value.
     * @return an {@code Integer} instance representing {@code i}.
     * @since  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);
    }

API描述得很清楚了，这个方法始终缓存-128~127之间的值，且，还有可能缓存此范围以外的值。

我们来理解这句话后面的真正原理：

1、始终缓存-128~127之间的值

直接打开java.lang.Integer.IntegerCache的源码。

java.lang.Integer.IntegerCache是Integer的一个内部类，它唯一的作用就是实现本地缓存，其内部有一个static代码块：

其义就在于JVM启动的时候，把-128~127之间的整数放到cache内。

同时也可以看到，放到cache内的都是new Integer()得到的对象。

所以，valueOf方法中IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)]的写法也就是读取缓存了，缓存内相同int值对应的是同一个缓存对象。

以上示例中的a=127和b=127都能从缓存读取，且读取到的是同一个对象，==比较的结果是true没问题。

这是由源码决定的，-128~127之间的整数已被缓存起来，超过这个范围的int值不在缓存内，通过new Integer(i)实例化，这时==比较的结果自然就是false。

2、还有可能缓存-128~127以外的值

我们可以自定义IntegerCache缓存值范围的上限，比如我可以把上限改为256，也就是支持缓存-128~256之间的整数。

在启动参数中增加以下代码：

-Djava.lang.Integer.IntegerCache.high=256

我们再次运行@示例代码1，得到结果是这样的：

很明显，Integer a = 128和Integer b=128是相等的，==对比的结果是true。

还可以用另一个VM参数设置，达到同样的效果，如下：

-XX:AutoBoxCacheMax=256

支持这样的设置在源码中也有对应的体现：

首先取自定义的值，如果没有自定义则默认127，但如果设置的值小于127，默认也是127，也即，上限最小支持127。

二、自动拆/装箱

什么是自动装箱和拆箱？

❝

装箱就是Java自动将基本类型转换成对应的包装类型，比如将int的变量转换成Integer对象，这个过程叫做装箱，反之将包装类型转换成基本类型的过程就叫做拆箱，比如将Integer对象转换成int类型值。因为这里的装箱和拆箱是Java内部机制自动完成，所以就称作为自动装箱和拆箱。

基本类型byte, short, char, int, long, float, double 和 boolean 对应的封装类为Byte, Short, Character, Integer, Long, Float, Double, Boolean，它们都有自动拆装箱的过程。

❞

2.1 自动装箱

Integer a = 127语句没有使用到java.lang.Integer#valueOf(int)，为什么我却去看这个方法的源码？

原因很简单，Integer a = 127并不是等同于new Integer(127)，而是等同于Integer.valueOf(127)，其中就涉及到Java的自动装箱原理。

关于Java是什么时候做装箱的问题，我们需要打开查看class的汇编指令代码。

执行以下命令：

javac IntegerTest.javajavap -c IntegerTest

得到以下编码：

Compiled from "IntegerTest.java"
public class com.tin.example.lang.IntegerTest {
  public com.tin.example.lang.IntegerTest();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."":()V
       4: return
​
  public static void main(java.lang.String[]) throws java.lang.InterruptedException;
    Code:
       0: bipush        127
       2: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
       5: astore_1
       6: bipush        127
       8: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
      11: astore_2
      12: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      15: aload_1
      16: aload_2
      17: if_acmpne     24
      20: iconst_1
      21: goto          25
      24: iconst_0
      25: invokedynamic #4,  0              // InvokeDynamic #0:makeConcatWithConstants:(Z)Ljava/lang/String;
      30: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
      33: sipush        128
      36: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
      39: astore_1
      40: sipush        128
      43: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
      46: astore_2
      47: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      50: aload_1
      51: aload_2
      52: if_acmpne     59
      55: iconst_1
      56: goto          60
      59: iconst_0
      60: invokedynamic #4,  0              // InvokeDynamic #0:makeConcatWithConstants:(Z)Ljava/lang/String;
      65: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
      68: bipush        -128
      70: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
      73: astore_1
      74: bipush        -128
      76: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
      79: astore_2
      80: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      83: aload_1
      84: aload_2
      85: if_acmpne     92
      88: iconst_1
      89: goto          93
      92: iconst_0
      93: invokedynamic #4,  0              // InvokeDynamic #0:makeConcatWithConstants:(Z)Ljava/lang/String;
      98: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
     101: sipush        -129
     104: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
     107: astore_1
     108: sipush        -129
     111: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
     114: astore_2
     115: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
     118: aload_1
     119: aload_2
     120: if_acmpne     127
     123: iconst_1
     124: goto          128
     127: iconst_0
     128: invokedynamic #4,  0              // InvokeDynamic #0:makeConcatWithConstants:(Z)Ljava/lang/String;
     133: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
     136: return
}

两个关键命令语句解释如下：

• bipush 127：表示当 int 取值 -128~127 时，JVM 把对应常量压入栈中。

• invokestatic #2：invokestatic是方法调用的字节码指令，#2表示符号引用在常量池中的索引号，根据这个索引号检索常量表，可以查到最终表示的是一个字符串字面量，例如java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer，这个就是方法的符号引用。

❝

为了方便理解字节码，javap反编译的字节码都会给符号引用加注释，注释标明该符号引用的最终表示值，例如java/lang/Object."":()V。

符号引用（Symbolic References）是一个用来无歧义地标识一个实体（例如方法/字段）的字符串，在运行期它会翻译为直接引用（Direct Reference）。对于方法来说，就是方法的入口地址。

所以，方法调用的本质是根据方法的符号引用确定方法的直接引用（入口地址）

❞

在Java编译的时候就已经决定了Integer a = 127等同于Integer a = Integer.valueOf(127)，所以，我们上文中才会分析Integer.valueOf方法的源码。

2.2 自动拆箱

自动拆箱，和装箱刚好相反。

我们写如下demo代码：

Integer b = 500;int c = 500;System.out.println("res:" + (b == c));

猜都可以猜到了， b == c是成立的。

同样的，我们通过反编译java文件，看看最终的汇编指令是如何的：

在执行到b == c时候，Java把Integer包装类型进行了拆箱，b等同于b.intValue()，java.lang.Integer#intValue返回值就是基础类型值，源码如下：

所以，b == c成立。

三、其他基本类型的缓存

除了Integer，其他7种基本类型对应的包装类都有装箱实现，首先看一看各自的valueOf源码：

    //boolean原生类型自动装箱成Boolean    public static Boolean valueOf(boolean b) {        return (b ? TRUE : FALSE);    }​    //byte原生类型自动装箱成Byte    public static Byte valueOf(byte b) {        final int offset = 128;        return ByteCache.cache[(int)b + offset];    }​    //byte原生类型自动装箱成Byte    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);    }​    //char原生类型自动装箱成Character    public static Character valueOf(char c) {        if (c <= 127) { // must cache            return CharacterCache.cache[(int)c];        }        return new Character(c);    }​    //int原生类型自动装箱成Integer    public static Integer valueOf(int i) {        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];        return new Integer(i);    }​    //int原生类型自动装箱成Long    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);    }​    //double原生类型自动装箱成Double    public static Double valueOf(double d) {        return new Double(d);    }​    //float原生类型自动装箱成Float    public static Float valueOf(float f) {        return new Float(f);    }​

从valueOf方法就可以看得出来，除了Boolean、Double和Float没有缓存以外，其余的包装类型都有缓存实现。各个包装类型对应的缓存值范围如下：

基本类型	大小	包装类型	缓存范围	是否支持自定义缓存范围
boolean	6bit	Bloolean	/	/
char	8bit	Character	0~127	否
byte	8bit	Byte	-128~127	否
short	16bit	Short	-128~127	否
int	32bit	Integer	-128~127	支持
long	64bit	Long	-128~127	否
float	32bit	Float	/	/
double	64bit	Double	/	/

四、结语

我是tin，一个在努力让自己变得更优秀的普通工程师。自己阅历有限、学识浅薄，如有发现文章不妥之处，非常欢迎加我提出，我一定细心推敲并加以修改。

看到这里请安排个“三连”（分享、点赞、在看）再走吧，坚持创作不容易，不要白嫖，你的正反馈是我坚持输出的最强大动力，谢谢！

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