前言

这个几乎是Java 5引入自动装箱和自动拆箱后,很多人都会遇到(而且不止一次),而又完全摸不着头脑的坑。虽然已有很多文章分析了原因,但鉴于我这次还差点坑了同学,还是纪录下来长点记性。

问题描述

例一

来个简单点的例子

i取值从0到150,每次循环a与b的数值均相等,输出a == b。运行结果:

从128开始a和b就不再相等了。

这个例子还容易看出来涉及到int的自动装箱和自动拆箱,下面来个不太容易看出来的。

例二

i取值从0到150,mapA和mapB均存储(i, i)数值对,输出mapA的值与mapB的值的比较结果。运行结果:

为什么两个例子都是从0到127均显示两个变量相等,而从128开始不相等?

原因分析

自动装箱

首先回顾一下自动装箱。对于下面这行代码

变量a为Integer类型,而1为int类型,且Integer和int之间并无继承关系,按照Java的一般处理方法,这行代码应该报错。

但因为自动装箱机制的存在,在为Integer类型的变量赋int类型值时,Java会自动将int类型转换为Integer类型,即

valueOf()方法返回一个Integer类型值,并将其赋值给变量a。这就是int的自动装箱。

是同一个对象吗?

再看最开始的例子:

每次循环时,Integer a = i和Integer b = i都会触发自动装箱,而自动装箱会将int转换Integer类型值并返回;我们知道Java中两个new出来的对象因为时不同的实例,无论如何==都会返回fasle。比如

就会返回false。

那么例子中Integer a = i和Integer b = i自动装箱产生的变量a和b就不应该时同一个对象了,那么==的结果应该时false。128以上为false容易理解,但为何0到127时返回true了呢?==返回true的唯一情况是比较的两个对象为同一个对象,那不妨把例子中a和b的内存地址都打印出来看看:

identityHashCode()方法可以理解为输出对应变量的内存地址,输出为:

竟然从0到127不同时候自动装箱得到的是同一个对象!从128开始才是正常情况。

看看源码

“从0到127不同时候自动装箱得到的是同一个对象”就只能有一种解释:自动装箱并不一定new出新的对象。

既然自动装箱涉及到的方法是Integer.valueOf(),不妨看看其源代码:

其注释里就直接说明了-128到127之间的值都是直接从缓存中取出的。看看是怎么实现的:如果int型参数i在IntegerCache.low和IntegerCache.high范围内,则直接由IntegerCache返回;否则new一个新的对象返回。似乎IntegerCache.low就是-128,IntegerCache.high就是127了。

看看IntegerCache的源码:

果然在其static块中就一次性生成了-128到127直接的Integer类型变量存储在cache[]中,对于-128到127之间的int类型,返回的都是同一个Integer类型对象。

这下真相大白了,整个工作过程就是:Integer.class在装载(Java虚拟机启动)时,其内部类型IntegerCache的static块即开始执行,实例化并暂存数值在-128到127之间的Integer类型对象。当自动装箱int型值在-128到127之间时,即直接返回IntegerCache中暂存的Integer类型对象。

为什么Java这么设计?我想是出于效率考虑,因为自动装箱经常遇到,尤其是小数值的自动装箱;而如果每次自动装箱都触发new,在堆中分配内存,就显得太慢了;所以不如预先将那些常用的值提前生成好,自动装箱时直接拿出来返回。哪些值是常用的?就是-128到127了。

解决方法

既然我们的目的是比较数值是否相等,而非判断是否为同一对象;而自动装箱又不能保证同一数值的Integer一定是同一对象或一定不是同一对象,那么就不要用==,直接用equals()好了。实际上,Integer重写了equals()方法,直接比较对象的数值是否相等。

这样返回值就全都是true了。

备注

不仅int,Java中的另外7中基本类型都可以自动装箱和自动拆箱,其中也有用到缓存。见下表:基本类型装箱类型取值范围是否缓存缓存范围byteByte-128 ~ 127是-128 ~ 127

shortShort-2^15 ~ (2^15 - 1)是-128 ~ 127
intInteger-2^31 ~ (2^31 - 1)是-128 ~ 127
longLong-2^63 ~ (2^63 - 1)是-128~127
floatFloat--否--
doubleDouble--否--
booleanBooleantrue, false是true, false
charCharacter\u0000 ~ \uffff是\u0000 ~ \u007f

参考