英文原文：Java Integer Cache 翻譯地址：Java中整型的緩存機制 原文作者：Java Papers 翻譯作者：Hollis 轉(zhuǎn)載請注明出處。

本文將介紹Java中Integer的緩存相關(guān)知識。這是在Java 5中引入的一個有助于節(jié)省內(nèi)存、提高性能的功能。首先看一個使用Integer的示例代碼，從中學(xué)習(xí)其緩存行為。接著我們將為什么這么實現(xiàn)以及他到底是如何實現(xiàn)的。你能猜出下面的Java程序的輸出結(jié)果嗎。如果你的結(jié)果和真正結(jié)果不一樣，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");

    }
}

我們普遍認(rèn)為上面的兩個判斷的結(jié)果都是false。雖然比較的值是相等的，但是由于比較的是對象，而對象的引用不一樣，所以會認(rèn)為兩個if判斷都是false的。在Java中，==比較的是對象應(yīng)用，而equals比較的是值。所以，在這個例子中，不同的對象有不同的引用，所以在進行比較的時候都將返回false。奇怪的是，這里兩個類似的if條件判斷返回不同的布爾值。

上面這段代碼真正的輸出結(jié)果：

integer1 == integer2
integer3 != integer4

Java中Integer的緩存實現(xiàn)

在Java 5中，在Integer的操作上引入了一個新功能來節(jié)省內(nèi)存和提高性能。整型對象通過使用相同的對象引用實現(xiàn)了緩存和重用。

適用于整數(shù)值區(qū)間-128 至 +127。

只適用于自動裝箱。使用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對象不適用。

Java的編譯器把基本數(shù)據(jù)類型自動轉(zhuǎn)換成封裝類對象的過程叫做自動裝箱，相當(dāng)于使用valueOf方法：

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

現(xiàn)在我們知道了這種機制在源碼中哪里使用了，那么接下來我們就看看JDK中的valueOf方法。下面是JDK 1.8.0 build 25的實現(xiàn)：

/**
     * 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);
    }

在創(chuàng)建對象之前先從IntegerCache.cache中尋找。如果沒找到才使用new新建對象。

IntegerCache Class

IntegerCache是Integer類中定義的一個private static的內(nèi)部類。接下來看看他的定義。

  /**
     * 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詳細(xì)的說明了緩存支持-128到127之間的自動裝箱過程。最大值127可以通過-XX:AutoBoxCacheMax=size修改。 緩存通過一個for循環(huán)實現(xiàn)。從低到高并創(chuàng)建盡可能多的整數(shù)并存儲在一個整數(shù)數(shù)組中。這個緩存會在Integer類第一次被使用的時候被初始化出來。以后，就可以使用緩存中包含的實例對象，而不是創(chuàng)建一個新的實例(在自動裝箱的情況下)。

實際上這個功能在Java 5中引入的時候,范圍是固定的-128 至 +127。后來在Java 6中，可以通過java.lang.Integer.IntegerCache.high設(shè)置最大值。這使我們可以根據(jù)應(yīng)用程序的實際情況靈活地調(diào)整來提高性能。到底是什么原因選擇這個-128到127范圍呢？因為這個范圍的數(shù)字是最被廣泛使用的。 在程序中，第一次使用Integer的時候也需要一定的額外時間來初始化這個緩存。

Java語言規(guī)范中的緩存行為

在Boxing Conversion部分的Java語言規(guī)范(JLS)規(guī)定如下：

如果一個變量p的值是：

-128至127之間的整數(shù)(§3.10.1)

true 和 false的布爾值 (§3.10.3)

‘\u0000’至 ‘\u007f’之間的字符(§3.10.4)

中時，將p包裝成a和b兩個對象時，可以直接使用a==b判斷a和b的值是否相等。

其他緩存的對象

這種緩存行為不僅適用于Integer對象。我們針對所有的整數(shù)類型的類都有類似的緩存機制。

有ByteCache用于緩存Byte對象

有ShortCache用于緩存Short對象

有LongCache用于緩存Long對象

有CharacterCache用于緩存Character對象

Byte, Short, Long有固定范圍: -128 到 127。對于Character, 范圍是 0 到 127。除了Integer以外，這個范圍都不能改變。