为什么阿里巴巴Java开发手册中强制要求整型包装类对象值用 equals 方法比较?

在阅读《阿里巴巴Java开发手册》时,发现有一条关于整型包装类对象之间值比较的规约,具体内容如下:

这条建议非常值得大家关注, 而且该问题在 Java 面试中十分常见。

还需要思考以下几个问题:

  1. 如果不看《阿里巴巴Java开发手册》,如何知道 Integer var = ? 会缓存 -128 到 127 之间的赋值?
  2. 为什么会缓存这个范围的赋值?
  3. 如何学习和分析类似的问题?

Integer 缓存问题分析

先看下面的示例代码,并思考该段代码的输出结果:

public class IntegerTest {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 100, b = 100, c = 666, d = 666;
        System.out.println(a == b);
        System.out.println(c == d);
    }
}

通过运行代码可以得到答案,程序输出的结果分别为: true , false。

那么为什么答案是这样?

结合《阿里巴巴Java开发手册》的描述很多人可能会回答:因为缓存了 -128 到 127 之间的数值,就没有然后了。

那么为什么会缓存这一段区间的数值?缓存的区间可以修改吗?其它的包装类型有没有类似缓存?

接下来,让我们一起进行分析。

源码分析法

首先我们可以通过源码对该问题进行分析。

我们知道,Integer var = ? 形式声明变量,会通过 java.lang.Integer#valueOf(int) 来构造 Integer 对象。

怎么知道会调用 valueOf() 方法呢?

大家可以通过打断点,运行程序后会调到这里。

先看 java.lang.Integer#valueOf(int) 源码:

/**
 * 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);
}

通过源码可以看出,如果用 Ineger.valueOf(int) 来创建整数对象,参数大于等于整数缓存的最小值( IntegerCache.low )并小于等于整数缓存的最大值( IntegerCache.high), 会直接从缓存数组 (java.lang.Integer.IntegerCache#cache) 中提取整数对象;否则会 new 一个整数对象。在 JDK9 直接把 new 的构造方法标记为 deprecated,推荐使用 valueOf(),合理利用缓存,提升程序性能。

那么这里的缓存最大和最小值分别是多少呢?

从上述注释中我们可以看出,最小值是 -128, 最大值是 127。

那么为什么会缓存这一段区间的整数对象呢?

通过注释我们可以得知:如果不要求必须新建一个整型对象,缓存最常用的值(提前构造缓存范围内的整型对象),会更省空间,速度也更快。

这给我们一个非常重要的启发:

如果想减少内存占用,提高程序运行的效率,可以将常用的对象提前缓存起来,需要时直接从缓存中提取。

那么我们再思考下一个问题: Integer 缓存的区间可以修改吗?

通过上述源码和注释我们还无法回答这个问题,接下来,我们继续看 java.lang.Integer.IntegerCache 的源码:

/**
 * 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=<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");
           // 省略其它代码
    }
      // 省略其它代码
}

通过 IntegerCache 代码和注释我们可以看到,最小值是固定值 -128, 最大值并不是固定值,缓存的最大值是可以通过虚拟机参数 -XX:AutoBoxCacheMax=<size> 或 -Djava.lang.Integer.IntegerCache.high=<value> 来设置的,未指定则为 127。</value></size>

因此可以通过修改这两个参数其中之一,让缓存的最大值大于等于 666。

如果作出这种修改,示例的输出结果便会是: true,true。

学到这里是不是发现,对此问题的理解和最初的想法有些不同呢?

这段注释也解答了为什么要缓存这个范围的数据:

是为了自动装箱时可以复用这些对象 ,这也是 JLS2 的要求。

我们可以参考 JLS 的 Boxing Conversion 部分的相关描述。

If the valuepbeing boxed is an integer literal of type intbetween -128and 127inclusive (§3.10.1), or the boolean literal trueorfalse(§3.10.3), or a character literal between '\u0000'and '\u007f'inclusive (§3.10.4), then let aand bbe the results of any two boxing conversions of p. It is always the case that a==b.

在 -128 到 127 (含)之间的 int 类型的值,或者 boolean 类型的 true 或 false, 以及范围在’\u0000’和’\u007f’ (含)之间的 char 类型的数值 p, 自动包装成 a 和 b 两个对象时, 可以使用 a == b 判断 a 和 b 的值是否相等。

反编译法

那么究竟 Integer var = ? 形式声明变量,是不是通过 java.lang.Integer#valueOf(int) 来构造 Integer 对象呢? 总不能都是猜测 N 个可能的函数,然后断点调试吧?

如果遇到其它类似的问题,没人告诉我底层调用了哪个方法,该怎么办?

这类问题,可以通过对编译后的 class 文件进行反编译来查看。

首先编译源代码:javac IntegerTest.java

然后需要对代码进行反编译,执行:javap -c IntegerTest

如果想了解 javap 的用法,直接输入 javap -help 查看用法提示(很多命令行工具都支持 -help 或 --help 给出用法提示)。

反编译后,我们得到以下代码:

Compiled from "IntegerTest.java"
public class com.wupx.demo.IntegerTest {
  public com.wupx.demo.IntegerTest();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: bipush        100
       2: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
       5: astore_1
       6: bipush        100
       8: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
      11: 

剩余60%内容,订阅专栏后可继续查看/也可单篇购买

后端核心技术精讲 文章被收录于专栏

专注分享后端技术干货,包括 Java 基础、Java 并发、JVM、Elasticsearch、Zookeeper、Nginx、微服务、消息队列、源码解析、数据库、设计模式、面经等,助你编程之路少走弯路。

全部评论
原创不易,欢迎点赞、收藏、订阅三连!
点赞 回复 分享
发布于 2020-04-05 18:26

相关推荐

jack_miller:我给我们导员说我不在这里转正,可能没三方签了。导员说没事学校催的时候帮我想办法应付一下
点赞 评论 收藏
分享
1 收藏 评论
分享
牛客网
牛客企业服务