Java中自动装箱、自动拆箱与Integer缓存（含源码）

1. 前言

自动装箱和自动拆箱是什么？Integer缓存是什么？它们之间有什么关系？

先来看一道题目。

Integer a = new Integer(1);
Integer b = new Integer(1);
System.out.println(a==b);

Integer c = 1;
Integer d = 1;
System.out.println(c==d);

Integer e = 128;
Integer f = 128;
System.out.println(e==f);

先答，后看答案。

答案是false true false，你答对了吗？

既然一块出现了，就一起串一下知识点

2. 包装类

Java中基本数据类型有八种，可以分为三类：

字符型：char
布尔型：boolean
数值型：byte short int long float double

包装类是将八种基本数据类型包装为了类，使它们可以使用Java的三大特性：封装、继承、多态。对应关系如下：

基本数据类型	对应的包装类
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
boolean	Boolean
char	Character

数值型对应的六个包装类都继承于Number类。

3. 自动装箱与自动拆箱

八种基本数据类型对应八种包装类，那么它们是怎么进行数据转换的？

//基本数据类型转包装类

//1.有参构造
Integer a = new Integer(1);
//2.实际上，有参构造的参数也可以是字符串，不过要使用正确的数据，“123abc”不可能会转换为Integer类型
Integer b = new Integer("123");
//3.valueOf()
Integer c = Integer.valueOf(123);

//包装类转基本数据类型（xxxValue()  float是floatValue() double是doubleValue()）
int d = a.intValue();

以上的形式都是比较符合认知的，获取一个对象可以通过new或者调用某个方法，获取一个值就调用对象的某个属性。

Java 5.0之后可以不用这么麻烦了，增加了自动装箱和自动拆箱的新特性，实际上两个概念非常好理解。

int a = 10;
Integer b = a;  //自动装箱

int c = b;  //自动拆箱

乍一看，对象=数值的这种形式并不符合认知，但是借助于自动装箱和自动拆箱就可以实现。实际上，编译器还是借助于valueOf()和xxxValue()实现的。

我们来看一下valueOf()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);
}

valueOf()并不是简单地返回Integer对象，而是先进行了一次判断，输入的数据符合某个范围的话，将会返回一个特定的对象，从注释上来看，这个范围默认是[-128,127]，并且可能是更大的范围；而超过这个范围就会返回new的对象。而使用到的IntegerCache数据就是Integer的缓存了。

4. Interger缓存

数值计算日常使用比较频繁，那如果不停的去new Integer对象的话，开销会非常大，所以，Java在执行程序时会自动生成一个静态数组作为缓存，Integer默认对应的缓存数组范围在[-128,127]，只要数据在这个范围内，就可以从缓存中拿到相应的对象。

看一下IntegerCache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");
        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() {}
}

可以看到，IntegerCache是Integer的静态内部类，valueOf()调用的IntegerCache.cache就是一个数组对象，数组的大小取决于范围内的最大值和最小值，默认是[-128，127]，当然，（注释上说）也可以通过JVM修改这个范围（这我不了解）。然后数组内的元素都会被赋一个Integer对象，缓存也就形成了。

存在数组缓存，也就意味着，如果取值在[-128,127]，使用valueOf()或者自动装箱创建的Integer对象都是在数组中取出，因此对象指向的内存地址是完全一样的。而如果用new或者是超出这个范围都要重新创建对象。

当然，不止Integer有缓存机制，Byte、Short、Long、Character都具有缓存机制。其中Byte，Short，Integer，Long的范围为 -128 到 127，Character的范围为 0 到 127。

5. 回答题目

Integer a = new Integer(1);
Integer b = new Integer(1);
System.out.println(a==b);

Integer c = 1;
Integer d = 1;
System.out.println(c==d);

Integer e = 128;
Integer f = 128;
System.out.println(e==f);