Java包装类缓存

忘是亡心i 2022-12-11 01:27 175阅读 0赞

### Java包装类缓存 ###

*   *  包装类缓存机制
     *  基本数据类型的包装类缓存
     *  包装类缓存原理

## 包装类缓存机制 ##

Java 包装类的缓存机制，是在Java 5中引入的一个有助于节省内存、提高性能的功能。Java 基本类型的包装类的大部分都提供了对象的缓存，实现方式是在类初始化时提前创建好会频繁使用的包装类对象，当需要使用某个包装类的对象时，如果该对象包装的值在缓存的范围内，就返回缓存的对象，否则就创建新的对象并返回。

只有在自动装箱时有效，使用构造函数创建对象不适用。

> Integer i5 = new Integer(12); // 会创建新的对象，不适用  
> Integer i1 = 12;  
> i1 == i5 // false

## 基本数据类型的包装类缓存 ##

两种浮点数类型的包装类`Float`,`Double`并没有实现常量池技术。

在包装类中，缓存的基本数据类型值的范围如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">基本数据类型</th> 
   <th align="center">包装类型</th> 
   <th align="center">缓存范围</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">byte</td> 
   <td align="center">Byte</td> 
   <td align="center">-128 ~ 127</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">short</td> 
   <td align="center">Short</td> 
   <td align="center">-128 ~ 127</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">int</td> 
   <td align="center">Integer</td> 
   <td align="center">-128 ~ 127</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">long</td> 
   <td align="center">Long</td> 
   <td align="center">-128 ~ 127</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">char</td> 
   <td align="center">Character</td> 
   <td align="center">0 ~ 127</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">boolean</td> 
   <td align="center">Boolean</td> 
   <td align="center">true,false</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">float</td> 
   <td align="center">Float</td> 
   <td align="center">无</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">double</td> 
   <td align="center">Double</td> 
   <td align="center">无</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

除了`Integer`以外，其他包装类的缓存范围都不能改变。通过IntegerCache类的注释来看，和其他系统属性一样，在JVM启动时，cache数组的大小是可以通过设置-Djava.lang.Integer.IntegerCache.high=xxx传递进来的。

## 包装类缓存原理 ##

使用自动装箱将基本类型转为封装类对象这个过程其实底层实现是调用封装类的`Integer.valueOf(int i)`方法：

/**
     * 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);
    }

如果 `IntegerCache.low <= i <= IntegerCache.high`，就从`IntegerCache`中获取对象，否则创建一个新的`Integer`对象。

再来看一下`IntegerCache`，`IntegerCache`是`Integer`类中定义的一个`private static`的内部类。

/**
     * 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() {
        }
    }

测试代码：

public static void main(String[] args) {
        
        Integer i1 = 12;  // 相当于 Integer.valueOf(12)
        Integer i2 = 12;
    
        Integer i3 = 200;
        Integer i4 = 200;
    
        Integer i5 = new Integer(12);   // 会创建新的对象
    
        System.out.println(i1 == i2);   // true
        System.out.println(i3 == i4);   // false
        System.out.println(i1 == i5);   // false
    
        // Byte 缓存
        Byte b1 = 30;
        Byte b2 = 30;
        System.out.println(b1 == b2);   // true
    
        // Short 缓存
        Short s1 = 23;
        Short s2 = 23;
        System.out.println(s1 == s2);   // true
    
        Short s3 = 130;
        Short s4 = 130;
        System.out.println(s3 == s4);   // false
    
        // Long缓存
        Long l1 = 18L;
        Long l2 = 18L;
        System.out.println(l1 == l2);   // true
    
        Long l3 = 128L;
        Long l4 = 128L;
        System.out.println(l3 == l4);   // false
    
        // Boolean 缓存
        Boolean bool1 = false;
        Boolean bool2 = false;
        System.out.println(bool1 == bool2);     // true
    
    
        /*
        浮点型Float Double没有缓存
         */
        Float f1 = 12.0f;
        Float f2 = 12.0f;
        System.out.println(f1 == f2);   // false
    
        Double d1 = 23.0;
        Double d2 = 23.0;
        System.out.println(d1 == d2);   // false
    }