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关于Java中你所不知道的Integer详解

前言

本文主要给大家介绍了关于Java中Integer的相关内容，分享出来供大家参考学习，下面话不多说了，来一起看看详细的介绍吧。

实参形参

前些天看到朋友圈分享了一片文章《Java函数的传参机制——你真的了解吗？》

有些触发，之前也研究过Java的Integer，所以写下本文，希望对你有所帮助。

交换

首先来看一个示例。

请用Java完成swap函数，交换两个整数类型的值。

public static void test() throws Exception {
 Integer a = 1, b = 2;
 swap(a, b);
 System.out.println("a=" + a + ", b=" + b);
}

static void swap(Integer a, Integer b){
 // 需要实现的部分
}

第一次

如果你不了解Java对象在内存中的分配方式，以及方法传递参数的形式，你有可能会写出以下代码。

public static void swapOne(Integer a, Integer b) throws Exception {
 Integer aTempValue = a;
 a = b;
 b = aTempValue;
}

运行的结果显示a和b两个值并没有交换。

那么让我们来看一下上述程序运行时，Java对象在内存中的分配方式:


对象地址分配

由此可以看到，在两个方法的局部变量表中分别持有的是对a、b两个对象实际数据地址的引用。

上面实现的swap函数，仅仅交换了swap函数里局部变量a和局部变量b的引用，并没有交换JVM堆中的实际数据。

所以main函数中的a、b引用的数据没有发生交换，所以main函数中局部变量的a、b并不会发生变化。

那么要交换main函数中的数据要如何操作呢？

第二次

根据上面的实践，可以考虑交换a和b在JVM堆上的数据值？

简单了解一下Integer这个对象，它里面只有一个对象级int类型的value用以表示该对象的值。

所以我们使用反射来修改该值，代码如下：

public static void swapTwo(Integer a1, Integer b1) throws Exception {
 Field valueField = Integer.class.getDeclaredField("value");
 valueField.setAccessible(true);
 int tempAValue = valueField.getInt(a1);
 valueField.setInt(a1, b1.intValue());
 valueField.setInt(b1, tempAValue);
}

运行结果，符合预期。

惊喜

上面的程序运行成后，如果我在声明一个Integer c = 1, d = 2;会有什么结果

示例程序如下：

public static void swapTwo(Integer a1, Integer b1) throws Exception {
 Field valueField = Integer.class.getDeclaredField("value");
 valueField.setAccessible(true);
 int tempAValue = valueField.getInt(a1);
 valueField.setInt(a1, b1.intValue());
 valueField.setInt(b1, tempAValue);
}

public static void testThree() throws Exception {
 Integer a = 1, b = 2;
 swapTwo(a, b);
 System.out.println("a=" + a + "; b=" + b);
 Integer c = 1, d = 2;
 System.out.println("c=" + c + "; d=" + d);
}

输出的结果如下：

a=2; b=1
c=2; d=1

惊喜不惊喜！意外不意外！刺激不刺激！

深入

究竟发生了什么？让我们来看一下反编译后的代码：

作者使用IDE工具，直接反编译了这个.class文件

public static void testThree() throws Exception {
 Integer a = Integer.valueOf(1);
 Integer b = Integer.valueOf(2);
 swapTwo(a, b);
 System.out.println("a=" + a + "; b=" + b);
 Integer c = Integer.valueOf(1);
 Integer d = Integer.valueOf(2);
 System.out.println("c=" + c + "; d=" + d);
}

在Java对原始类型int自动装箱到Integer类型的过程中使用了Integer.valueOf(int)这个方法了。

肯定是这个方法在内部封装了一些操作，使得我们修改了Integer.value后，产生了全局影响。

所有这涉及该部分的代码一次性粘完（PS：不拖拉的作者是个好码农）：

public class Integer{
 /**
 * @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);
 }
 
 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() {}
 }
 
}

如上所示Integer内部有一个私有静态类IntegerCache，该类静态初始化了一个包含了Integer.IntegerCache.low到java.lang.Integer.IntegerCache.high的Integer数组。

其中java.lang.Integer.IntegerCache.high的取值范围在[127~Integer.MAX_VALUE - (-low) -1]之间。

在该区间内所有的Integer.valueOf(int)函数返回的对象，是根据int值计算的偏移量，从数组Integer.IntegerCache.cache中获取，对象是同一个，不会新建对象。

所以当我们修改了Integer.valueOf(1)的value后，所有Integer.IntegerCache.cache[ 1 - IntegerCache.low ]的返回值都会变更。

我相信你们的智商应该理解了，如果不理解请在评论区call 10086。

好了，那么不在[IntegerCache.low~IntegerCache.high)的部分呢？

很显然，它们是幸运的，没有被IntegerCache缓存到，法外之民，每次它们的到来，都会new一边，在JVM上分配一块土（内）地（存）。

遐想

如果我把转换的参数换成类型换成int呢？

public static void testOne() throws Exception {
 int a = 1, b = 2;
 swapOne(a, b);
 System.out.println("a=" + a + ", b=" + b);
}

static void swapOne(int a, int b){
 // 需要实现的部分
}

以作者目前的功力，无解。高手可以公众号留言，万分感谢！

至此swap部分已经讲完了。

1 + 1

首先让我们来看一下代码：

public static void testOne() {
 int one = 1;
 int two = one + one;
 System.out.printf("Two=%d", two);
}

请问输出是什么？

如果你肯定的说是2，那么你上面是白学了，请直接拨打95169。

我可以肯定的告诉你，它可以是[Integer.MIN_VALUE~Integer.MAX_VALUE]区间的任意一个值。

惊喜不惊喜！意外不意外！刺激不刺激！

让我们再撸（捋）一（一）串（遍）烧（代）烤（码）。

作者使用IDE工具，直接反编译了这个.class文件

public static void testOne() {
 int one = 1;
 int two = one + one;
 System.out.printf("Two=%d", two);
}

这里的变量two竟然没有调用Integer.valueOf(int) ，跟想象的不太一样，我怀疑这是IDE的锅。

所以果断查看编译后的字节码。以下为摘录的部分字节码：

LDC "Two=%d"
ICONST_1
ANEWARRAY java/lang/Object
DUP
ICONST_0
ILOAD 2
INVOKESTATIC java/lang/Integer.valueOf (I)Ljava/lang/Integer;
AASTORE
INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.printf (Ljava/lang/String;[Ljava/lang/Object;)Ljava/io/PrintStream;
POP

可以看出确实是IDE的锅，这里不仅调用了一次Integer.valueOf(int) ，而且还创建一个Object的数组。

完整的Java代码应该是如下所示：

public static void testOne() {
 int one = 1;
 int two = one + one;
 Object[] params = { Integer.valueOf(two) };
 System.out.printf("Two=%d", params);
}

所以只要在方法调用前修改Integer.IntegerCache.cache[2+128]的值就可以了，所以在类的静态初始化部分加些代码。

public class OnePlusOne {
 static {
 try {
 Class<?> cacheClazz = Class.forName("java.lang.Integer$IntegerCache");
 Field cacheField = cacheClazz.getDeclaredField("cache");
 cacheField.setAccessible(true);
 Integer[] cache = (Integer[]) cacheField.get(null);
 //这里修改为 1 + 1 = 3 
 cache[2 + 128] = new Integer(3);
 } catch (Exception e) {
 e.printStackTrace();
 }
 }

 public static void testOne() {
 int one = 1;
 int two = one + one;
 System.out.printf("Two=%d", two);
 }
}

two == 2 ？

在修改完Integer.IntegerCache.cache[2 + 128]的值后，变量two还等于2么？

public static void testTwo() {
 int one = 1;
 int two = one + one;
 System.out.println(two == 2);
 System.out.println(Integer.valueOf(two) == 2);
}

上述代码输出如下

true
false

因为two == 2不涉及到Integer装箱的转换，还是原始类型的比较，所以原始类型的2永远等于2。

Integer.valueOf(two)==2的真实形式是Integer.valueOf(two).intValue == 2 ，即3==2，所以是false。

这里可以看到如果拿一个值为null的Integer变量和一个int变量用双等号比较，会抛出NullPointException。

这里的方法如果换成System.out.println("Two=" + two)的形式会有怎样的输出？你可以尝试一下。

后记

XCache

类 是否有Cache 最小值 最大值
Boolean 无 -- --
Byte ByteCache -128 127(固定)
Short ShortCache -128 127(固定)
Character CharacterCache 0 127(固定)
Integer IntegerCache -128 java.lang.Integer.IntegerCache.high
Long LongCache -128 127(固定)
Float 无 -- --
Double 无 -- --

java.lang.Integer.IntegerCache.high

看了IntegerCache类获取high的方法sun.misc.VM.getSavedProperty，可能大家会有以下疑问，我们不拖沓，采用一个问题一解答的方式。

1. 这个值如何如何传递到JVM中？

和系统属性一样在JVM启动时，通过设置-Djava.lang.Integer.IntegerCache.high=xxx传递进来。

2. 这个方法和System.getProperty有什么区别？

为了将JVM系统所需要的参数和用户使用的参数区别开，
java.lang.System.initializeSystemClass在启动时，会将启动参数保存在两个地方：

2.1 sun.misc.VM.savedProps中保存全部JVM接收的系统参数。

JVM会在启动时，调用java.lang.System.initializeSystemClass方法，初始化该属性。

同时也会调用sun.misc.VM.saveAndRemoveProperties方法，从java.lang.System.props中删除以下属性：

  • sun.nio.MaxDirectMemorySize
  • sun.nio.PageAlignDirectMemory
  • sun.lang.ClassLoader.allowArraySyntax
  • java.lang.Integer.IntegerCache.high
  • sun.zip.disableMemoryMapping
  • sun.java.launcher.diag

以上罗列的属性都是JVM启动需要设置的系统参数，所以为了安全考虑和隔离角度考虑，将其从用户可访问的System.props分开。

2.2 java.lang.System.props中保存除了以下JVM启动需要的参数外的其他参数。

  • sun.nio.MaxDirectMemorySize
  • sun.nio.PageAlignDirectMemory
  • sun.lang.ClassLoader.allowArraySyntax
  • java.lang.Integer.IntegerCache.high
  • sun.zip.disableMemoryMapping
  • sun.java.launcher.diag

PS：作者使用的JDK 1.8.0_91

Java 9的IntegerCache

幻想一下，如果以上淘气的玩法出现在第三方的依赖包中，绝对有一批程序员会疯掉（请不要尝试这么恶劣的玩法，后果很严重）。

庆幸的是Java 9对此进行了限制。可以在相应的module中编写module-info.java文件，限制了使用反射来访问成员等，按照需要声明后，代码只能访问字段、方法和其他用反射能访问的信息，只有当类在相同的模块中，或者模块打开了包用于反射方式访问。详细内容可参考一下文章：

在 Java 9 里对 IntegerCache 进行修改？

感谢Lydia和飞鸟的宝贵建议和辛苦校对。

最后跟大家分享一个java中Integer值比较不注意的问题：

先来看一个代码片段：

public static void main(String[] args) { 
Integer a1 = Integer.valueOf(60); //danielinbiti 
Integer b1 = 60; 
System.out.println("1:="+(a1 == b1)); 


Integer a2 = 60; 
Integer b2 = 60; 
System.out.println("2:="+(a2 == b2)); 


Integer a3 = new Integer(60); 
Integer b3 = 60; 
System.out.println("3:="+(a3 == b3)); 

Integer a4 = 129; 
Integer b4 = 129; 
System.out.println("4:="+(a4 == b4)); 
}

这段代码的比较结果，如果没有执行不知道各位心中的答案都是什么。

要知道这个答案，就涉及到Java缓冲区和堆的问题。

java中Integer类型对于-128-127之间的数是缓冲区取的，所以用等号比较是一致的。但对于不在这区间的数字是在堆中new出来的。所以地址空间不一样，也就不相等。

Integer b3=60 ,这是一个装箱过程也就是Integer b3=Integer.valueOf(60)

所以，以后碰到Integer比较值是否相等需要用intValue()

对于Double没有缓冲区。

答案

1:=true

2:=true

3:=false

4:=false

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对呐喊教程的支持。

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