为什么 Java 中不缓存整数？

Question

我知道关于该主题有类似的帖子，但他们并没有完全解决我的问题。当你这样做时：

Integer a = 10;
Integer b = 10;
System.out.println("a == b: " + (a == b));

这将（显然）在大多数情况下打印 true 因为 [-128, 127] 范围内的整数以某种方式被缓存。但是：

Integer a = new Integer(10);
Integer b = new Integer(10);
System.out.println("a == b: " + (a == b));

将返回false。我知道我正在请求一个 Integer 的新实例，但由于装箱原语在 Java 中是不可变的，并且机器已经在那里做“正确的事情”（如第一种情况所示），为什么会发生这种情况？

如果带有 10 的 Integer 的所有实例都是内存中的同一个对象，不是更有意义吗？换句话说，为什么我们没有类似于“字符串实习”的“整数实习”？

更好的是，如果代表同一事物的装箱基元的实例无论值（和类型）如何，都是同一个对象，这不是更有意义吗？或者至少正确响应==？

Answer 1

应该非常清楚的是，缓存会对性能产生不可接受的影响——每次创建 Integer 时都会有额外的 if 语句和内存查找。仅此一点就掩盖了任何其他原因以及该线程上的其他痛苦。

就“正确”响应 == 而言，OP 对正确性的假设是错误的。根据一般 Java 社区对正确性的期望，当然也根据规范对正确性的定义，整数确实可以正确响应 ==。也就是说，如果两个引用指向同一个对象，则它们是==。如果两个引用指向不同对象，则它们不是 ==，即使它们具有相同的内容。因此，new Integer(5) == new Integer(5) 的计算结果为 false 也就不足为奇了。

更有趣的问题是为什么每次都需要 new Object(); 创建一个唯一的实例？即为什么不允许 new Object(); 缓存？答案是 wait(...) 和 notify(...) 调用。缓存 new Object() 会错误地导致线程在不应该同步的情况下相互同步。

如果不是这样，那么 Java 实现完全可以用单例缓存 new Object()。

这应该可以解释为什么必须需要执行 7 次 new Integer(5) 才能创建 7 个唯一的 Integer 对象，每个对象都包含值 5（因为 Integer > 扩展对象）。

---

次要的、不太重要的东西：这个本来很好的方案中的一个问题是由自动装箱和自动拆箱功能引起的。如果没有该功能，您将无法进行诸如 new Integer(5) == 5 之类的比较。为了启用这些功能，Java 会取消装箱对象（并且不装箱原语）。因此，new Integer(5) == 5 转换为：new Integer(5).intValue() == 5（并且不是 < code>new Integer(5) == new Integer(5)

最后要理解的是，n 的自动装箱不是由 完成的。 new Integer(n)。它是通过调用 Integer.valueOf(n) 在内部完成的。

如果您认为自己理解并想测试一下，请预测以下程序的输出。 ：

public class Foo {
  public static void main (String[] args) {
    System.out.println(Integer.valueOf(5000) == Integer.valueOf(5000));
    System.out.println(Integer.valueOf(5000) == new Integer(5000));
    System.out.println(Integer.valueOf(5000) == 5000);
    System.out.println(new Integer(5000) == Integer.valueOf(5000));
    System.out.println(new Integer(5000) == new Integer(5000));
    System.out.println(new Integer(5000) == 5000);
    System.out.println(5000 == Integer.valueOf(5000));
    System.out.println(5000 == new Integer(5000));
    System.out.println(5000 == 5000);
    System.out.println("=====");
    System.out.println(Integer.valueOf(5) == Integer.valueOf(5));
    System.out.println(Integer.valueOf(5) == new Integer(5));
    System.out.println(Integer.valueOf(5) == 5);
    System.out.println(new Integer(5) == Integer.valueOf(5));
    System.out.println(new Integer(5) == new Integer(5));
    System.out.println(new Integer(5) == 5);
    System.out.println(5 == Integer.valueOf(5));
    System.out.println(5 == new Integer(5));
    System.out.println(5 == 5);
    System.out.println("=====");
    test(5000, 5000);
    test(5, 5);
  }
  public static void test (Integer a, Integer b) {
    System.out.println(a == b);
  }
}

为了额外加分，还可以预测如果所有 == 更改为 .equals(...) 的输出

更新： 感谢评论来自用户 @sactiw ：“缓存的默认范围是 -128 到 127，从 java 1.6 开始，您可以通过从命令行传递 -XX:AutoBoxCacheMax= 来重置上限值 >=127”

Answer 2

当每个人都正确地假设两个新创建的实例是不同的实例时，这可能会破坏在此设计更改之前编写的代码。对于自动装箱来说可以这样做，因为以前不存在自动装箱，但是改变new的含义太危险了，而且很可能不会带来太大的收获。在 Java 中，短寿命对象的成本并不大，甚至可能低于维护长寿命对象缓存的成本。

Answer 3

如果您检查源代码，您会看到：

/**
 * Returns an Integer instance representing the specified int value. If a new
 * Integer instance is not required, this method should generally be used in
 * preference to the constructor Integer(int), as this method is likely to
 * yield significantly better space and time performance by caching frequently
 * requested values.
 * 
 * @Parameters: i an int value.
 * @Returns: an Integer instance representing i.
 * @Since: 1.5
 */
 public static Integer valueOf(int i) {
      final int offset = 128;
      if (i >= -128 && i <= 127) { // must cache
          return IntegerCache.cache[i + offset];
      }
      return new Integer(i);
 }

Source: link

这是 == 使用整数返回 boolean true 的性能原因 - 这完全是一个 hack。如果您想比较值，那么您可以使用 compareto 或 equals 方法。

在其他语言中，比如也可以使用 == 来比较字符串，基本道理是一样的，被称为java语言最大的硬伤之一。

int 是一种原始类型，由语言预定义并由保留关键字命名。作为原语，它不包含类或任何类关联信息。 Integer 是一个不可变的原始类，它通过包私有的本机机制加载并转换为 Class - 这提供了自动装箱并在 JDK1.5 中引入。之前的 JDK1.5 int 和 Integer 是两个非常不同的东西。

Answer 4

在 Java 中，每次调用 new 运算符时，都会分配新内存并创建一个新对象。这是标准的语言行为，据我所知，没有办法绕过这种行为。即使是标准课程也必须遵守此规则。

Answer 5

据我了解，无论如何，new都会创建一个新对象。这里的操作顺序是，您首先调用 new，它实例化一个新对象，然后调用构造函数。 JVM 没有地方可以干预并将 new 转换为“根据传递给构造函数的值抓取缓存的 Integer 对象”。

顺便说一句，您考虑过 Integer.valueOf 吗？那行得通。

Answer 6

如果带有 10 的 Integer 的所有实例都是内存中的同一个对象，不是更有意义吗？换句话说，为什么我们没有类似于“字符串实习”的“整数实习”？

因为那会很糟糕！

首先，这段代码会抛出一个 OutOfMemoryError：

for (int i = 0; i <= Integer.MAX_VALUE; i++) {
    System.out.printf("%d\n", i);
}

大多数 Integer 对象可能都是短暂的。

其次，如何维护这样一组规范的 Integer 对象？带有某种表格或地图。您将如何仲裁对该地图的访问？通过某种锁定。因此，突然之间，自动装箱将成为线程代码的性能杀手同步噩梦。

Answer 7

您的第一个示例是规范的副产品，要求在 0 附近的某个范围内创建享元。永远不应该依赖它。

至于为什么 Integer 不像 String 那样工作？我想避免对已经很慢的过程产生开销。尽可能使用原语的原因是它们速度明显更快并且占用的内存更少。

现在更改它可能会破坏现有代码，因为您正在更改 == 运算符的功能。

Answer 8

顺便说一句，如果你

Integer a = 234345;
Integer b = 234345;

if (a == b) {}

这样做，这可能是真的。

这是因为由于您没有使用 new Integer()，因此 JVM（而不是类代码）可以在认为合适的情况下缓存自己的 Integer 副本。现在你不应该基于此编写代码，但是当你说 new Integer(234345) 时，规范保证你肯定会拥有不同的对象。

Answer 9

new 表示新。

new Object() 并不是无意义的。

Answer 10

新实例就是新实例，所以它们在值上是相等的，但作为对象却不相等。

所以a == b不能返回true。

如果它们是 1 个对象，正如您所要求的：a+=2; 会将 2 添加到所有 int = 10 - 这将是可怕的。

Answer 11

让我通过提供 JLS 相关部分的链接来稍微扩展一下 ChrisJ 和 EboMike 的答案。

new 是 Java 中的关键字，允许在类实例创建表达式中使用（JLS 第 15.9 节）。这与 C++ 不同，其中 new 是一个运算符并且可以重载。

表达式总是尝试分配内存，并在每次计算时生成一个新的对象（第 15.9.4 节）。因此此时进行缓存查找已经为时已晚。

Answer 12

假设您准确地描述了代码的行为，听起来自动装箱不适用于“获取”（=）运算符，而是听起来像 Integer x = 10;给出对象 xa 内存指针“10”，而不是值 10。因此 ((a == b) == true)( 将计算为 true，因为对象上的 == 对您分配给 10 的内存地址进行操作。

那么什么时候应该使用自动装箱和拆箱呢？仅当引用类型和基元之间存在“阻抗不匹配”时才使用它们，例如，当您必须将数值放入集合中时。对于科学计算或其他性能敏感的数字代码，不适合使用自动装箱和拆箱。 Integer 不能替代 int；自动装箱和拆箱模糊了基本类型和引用类型之间的区别，但并没有消除它。

Oracle 对于这个主题有什么说法。

请注意，文档没有提供任何带有“=”运算符的示例。

Answer 13

对于Integer对象，使用a.equals(b)条件进行比较。

在您比较时，编译器不会为您拆箱，除非您将值分配给基本类型。

Answer 14

另请注意，Java 1.5 中的缓存范围为 -128 到 127，但从 Java 1.6 开始，它是默认范围，即您可以通过传递 -XX:AutoBoxCacheMax=new_limit 来设置上限值 >= 127命令行

Answer 15

这是因为您使用 new 语句来构造对象。

Integer a = Integer.valueOf(10);
Integer b = Integer.valueOf(10);
System.out.println("a == b: " + (a == b));

这将打印出true。很奇怪，但是Java。