Java Integer的缓存策略

Java5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。

上面的规则默认适用于整数区间 -128 到 +127（这个整数区间可以通过启动应用的虚拟机参数修改：-XX:AutoBoxCacheMax）。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。

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

首先看代码：

public class TestInteger {
  public static void main(String[] args) {
    int i = 128;
    Integer i2 = 128;
    Integer i3 = new Integer(128);
    //Integer会自动拆箱为int，所以为true
    System.out.println(i == i2);
    System.out.println(i == i3);
    System.out.println("**************");
    Integer i5 = 127;//java在编译的时候,被翻译成-> 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行输出结果都为true,因为Integer和int比都会自动拆箱（jdk1.5以上）。

12行的结果为true,而15行则为false。java在编译Integer i5 = 127的时候,被翻译成-> Integer i5 = Integer.valueOf(127);所以关键就是看valueOf()函数了。只要看看valueOf()函数的源码就会明白了。JDK源码的 valueOf函数式这样的：

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);
  }

看一下源码大家都会明白，对于-128到127之间的数，会进行缓存，Integer i5 = 127时，会将127进行缓存，下次再写Integer i6 = 127时，就会直接从缓存中取，就不会new了。所以12行的结果为true,而15行为false。

对于17行和20行，因为对象不一样，所以为false。

对于以上的情况总结如下：

• 无论如何，Integer与new Integer不会相等。不会经历拆箱过程，i3的引用指向堆，而i4指向专门存放他的内存（常量池），他们的内存地址不一样，所以为false
• 两个都是非new出来的Integer，如果数在-128到127之间，则是true,否则为false。java在编译Integer i2 = 128的时候,被翻译成-> Integer i2 = Integer.valueOf(128);而valueOf()函数会对-128到127之间的数进行缓存
• 两个都是new出来的,都为false
• int和Integer(无论new否)比，都为true，因为会把Integer自动拆箱为int再去比

AutoBoxCacheMax参数

// IntegerCache，Integer类的内部类，注意它的属性都是定义为static final
private static class IntegerCache {
    //缓存的下界，-128，不可变
    static final int low = -128;
    //缓存上界，暂为null
    static final int high;
    //缓存的整型数组
    static final Integer cache[];

    static {
        // 缓存上界，可以通过JVM参数来配置
        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);
            //最大的数组值是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这个参数是设置Integer缓存上限的参数,在VM初始化期间java.lang.Integer.IntegerCache.high属性可以被设置和保存在私有的系统属性sun.misc.VM class中。理论上讲，当系统需要频繁使用Integer时，或者说堆内存中存在大量的Integer对象时，可以考虑提高Integer缓存上限，避免JVM重复创造对象，提高内存的使用率，减少GC的频率，从而提高系统的性能。

理论归理论，这个参数能否提高系统系统关键还是要看堆中Integer对象到底有多少、以及Integer的创建的方式。如果堆中的Integer对象很少，重新设置这个参数并不会提高系统的性能。即使堆中存在大量的Integer对象，也要看Integer对象时如何产生的。

1. 大部分Integer对象通过Integer.valueOf()产生。说明代码里存在大量的拆箱与装箱操作。这时候设置这个参数会系统性能有所提高。
2. 大部分Integer对象通过反射，new产生。这时候Integer对象的产生大部分不会走valueOf()方法，所以设置这个参数也是无济于事。

JDK中其他类似的缓存

Integer的缓存上限可以通过Java虚拟机参数修改，Byte、Short、Long、Character的缓存则没法修改。

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内部缓存
     */
    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：刘晓；花名：愚谷。