java包装类型缓存简单探究-Integer为例

news2024/9/22 23:30:48

文章目录

包装类型缓存
自动装箱与valueOf
感悟
结语

包装类型缓存

包装类型缓存是什么
本文以常用的Integer包装类为例做一个探索，感兴趣可以用类似方法查看其他包装类。
我们都知道它会缓存 -128到127之间的整数Integer对象。
结论大伙都知道。那么我们今天就来探究一下底层是怎么做的。

自动装箱与valueOf

我们都知道包装类会使用valueOf()方法自动装箱
即Integer a = 10;实质上在编译成class文件后是使用了valueOf()方法生成一个Integer对象
当我想调试进入这个函数发现会直接完成这个语句。而不是进入valueOf
所以就想到了反编译。我们来看看实际的java字节码指令是什么样的

public class IntegerTest {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 10;
    }
}

上面是执行的程序
我们用javap指令进行反编译拿到字节码指令和汇编代码。
这里我是用idea直接运行了这段代码。
在target/classes目录下会生成class文件。

在这里插入图片描述
这就是java的字节码文件，我们使用反编译命令javap
控制台到该class文件目录，javap -c IntegerTest.class 可以生成
-c参数表示对代码进行反汇编。
输出如下：

 Compiled from "IntegerTest.java"
public class IntegerTest {
  public 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        10          
       2: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
       5: astore_1
       6: return
}

上半部分是默认的构造函数
我们直接看后半部分，我们的main函数
bipush 10，是把我们赋的值压入操作数栈
invokestatic 调用Integer.valueOf(int)方法，将操作数栈顶的int值转换为Integer对象
astore_1表示把刚才的Integer对象存储在局部变量表的索引1位置
我有用javap -v 查看了一下局部变量表
在这里插入图片描述
即把valueOf生产的Integer对象由我们声明的变量引用。

同时我们可以看到中间调用静态方法的注释

// Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
很明显调用的就是valueOf方法。
我们来看看这个静态方法

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

这段代码很容易理解
对于大于等于IntegerCache.low小于等于IntegerCache.high的直接使用IntegerCache中的对象
我们来看看这个静态内部类 IntegerCache（不看也无所谓，简单来说就是IntegerCache这个类预置好了缓存的范围，通过静态代码块完成对Integer对象的缓存。默认下限-128，上限127，此范围内的Integer会存放在IntegerCache的Integer数组中）

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() {}
    }

由于类加载是懒加载的，内部类加载与外部类加载没有直接关系，仅在使用到时才加载（创建实例 new，调用其方法，使用该类声明等，这个jvm有严格规范。感兴趣可以搜搜）。
所以当我们Integer直接赋值一个缓存区间内的数，调用valueOf方法时就会去integerCache中获取（触发该类的加载，加载过程中会执行静态代码块，即完成缓存数组中对象的创建）。

PS：
从IntegerCache代码中可以看到，缓存区间的下限low是定好的，而上限high则是可以通过虚拟机参数调节的。