浅谈Java中的自动装箱和拆箱实现原理以及IntegerCache详解

  • 什么是装箱和拆箱

    装箱拆箱是JDK5中引入的新特性。装箱,顾名思义,就是把基本类型转化为包装类型;拆箱,反过来,就是把包装类型转化为基本类型。

  • 例子

Integer i = 2; // 自动装箱
int n = i; // 自动拆箱

用法非常简单,但是不知道你们有没有同笔者一样的疑问?Integer对象是什么被创建的?是通过Integer的构造函数还是其他方式创建Integer对象的?反过来也一样,包装类型怎么就自动转化为基本类型了

自动装箱和拆箱可以说是Java中的一种语法糖,最后还是会编译为.class文件,那我们尝试用反编译工具javap看看是什么东西。

public class IntegerBoxingTest {
    public IntegerBoxingTest() {
    }

    public static void main(String[] args) {
        Integer i = 2;
        int n = i;
    }
}
public class com.java.lang.IntegerBoxingTest {
            public com.java.lang.IntegerBoxingTest();
                Code:
                0: aload_0
                1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
                4: return

            public static void main(java.lang.String[]);
                Code:
                0: iconst_1
                1: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
                4: astore_1
                5: aload_1
                6: invokevirtual #3                  // Method java/lang/Integer.intValue:()I
                9: istore_2
                10: return
        }

看不懂上面的字节码文件没有什么关系,看看有没有我们想要的东西。发现了

1: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

Invokestatic 就是调用静态方法的意思,这里会调用Integer.valueOf()方法,也就是说

Integer i = 2; 其实就是等价于 Integer i = Integer.valueOf(2);

这也就是自动装箱背后的原理。

反过来,自动拆箱也是一样

6: invokevirtual #3                  // Method java/lang/Integer.intValue:()I

自动拆箱的时候,会调用自身的intValue()方法

也就是说,int n = i; 等价于 int n = i.intValue();

到这里为止,我们已经清楚了自动装箱和拆箱的原理。

接下来,我们看看Integer.valueOf(int i)这个方法是怎么实现的?

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

上面的方法中,首先会判断传进来的值是不是在Integer的缓存池中,如果是的话,直接返回,如果不是的话,会去new Integer()。

ok,那接下来看看IntegerCache这个类是干嘛用的?

IntegerCache

private static class IntegerCache {
    // 最小值
    static final int low = -128;
    // 最大值
    static final int high;
    // 缓存数组
    static final Integer cache[];

    static {
        // high value may be configured by property
        // 最大值默认为127
        int h = 127;
        // 可以通过设置jdk的AutoBoxCacheMax参数调整,自动缓存区间设置为[-128,N]。注意区间的下界是固定  
        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() {}
}

从上面的代码中,我们可以知道,在默认情况下,IntegerCache的static静态块创建了-128-127之间的Integer对象,并且将它们存储在cache[]缓存数组中。当然,可以通过设置jdk的AutoBoxCacheMax参数调整,自动缓存区间设置为[-128,N]。注意区间的下界是固定。

知道IntegerCache的原理之后,也就是在自动装箱的时候,如果是-128-127的数字,并不会去创建一个新的Integer对象,而是直接从缓存中直接出来。当然,不在这个范围内的对象就会去创建一个新的对象。

下面,我们来看一看一道非常经典的题目。

@Test
public void testIntegerCache() {
    Integer a = 5; //在-128-127范围内,直接从缓存中取出
    Integer b = 5; //在-128-127范围内,直接从从缓存中取出

    System.out.println(a == b); //true,因为都是缓存中的同一个对象

    Integer c = 130; //不在-128-127范围内,新建一个Integer
    Integer d = 130; //不在-128-127范围内,新建一个Integer
    System.out.println(c == d); //false,因为都是新建的,不是同一个对象

    Integer f = new Integer(5); //新建一个Integer
    System.out.println(a == f); //false,因为一个是从缓存中拿的,一个是新创建的,并不是同一个对象

}

如果大家都知道了自动装箱时有IntegerCache的存在,加上上面的解释,想必以后在使用自动装箱时,会有更加深刻的理解。

以上,是笔者个人理解,若有错误之处,请指正。

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