[译]Java中整型的缓存机制

英文原文： Java Integer Cache 翻译地址：Java中整型的缓存机制原文作者： Java Papers 翻译作者：Hollis 转载请注明出处。

本文将介绍Java中Integer的缓存相关知识。这是在Java 5中引入的一个有助于节省内存、提高性能的功能。首先看一个使用Integer的示例代码，从中学习其缓存行为。接着我们将为什么这么实现以及他到底是如何实现的。你能猜出下面的Java程序的输出结果吗。如果你的结果和真正结果不一样，那么你就要好好看看本文了。

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");      } }

我们普遍认为上面的两个判断的结果都是false。虽然比较的值是相等的，但是由于比较的是对象，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， == 比较的是对象应用，而 equals 比较的是值。所以，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将返回false。奇怪的是，这里两个类似的if条件判断返回不同的布尔值。

上面这段代码真正的输出结果：

integer1 == integer2 integer3 != integer4

Java中Integer的缓存实现

在Java 5中，在Integer的操作上引入了一个新功能来节省内存和提高性能。整型对象通过使用相同的对象引用实现了缓存和重用。

适用于整数值区间-128 至 +127。

只适用于自动装箱。使用构造函数创建对象不适用。

Java的编译器把基本数据类型自动转换成封装类对象的过程叫做 自动装箱 ，相当于使用 valueOf 方法：

Integer a = 10; //this is autoboxing Integer b = Integer.valueOf(10); //under the hood

现在我们知道了这种机制在源码中哪里使用了，那么接下来我们就看看JDK中的 valueOf 方法。下面是 JDK 1.8.0 build 25 的实现：

/**      * 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);     }

在创建对象之前先从IntegerCache.cache中寻找。如果没找到才使用new新建对象。

IntegerCache Class

IntegerCache是Integer类中定义的一个 private static 的内部类。接下来看看他的定义。

  /**      * 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 {@code -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() {}     }

其中的javadoc详细的说明了缓存支持-128到127之间的自动装箱过程。最大值127可以通过 -XX:AutoBoxCacheMax=size 修改。缓存通过一个for循环实现。从低到高并创建尽可能多的整数并存储在一个整数数组中。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)。

实际上这个功能在Java 5中引入的时候,范围是固定的-128 至 +127。后来在Java 6中，可以通过 java.lang.Integer.IntegerCache.high 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。到底是什么原因选择这个-128到127范围呢？因为这个范围的数字是最被广泛使用的。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。