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[Java学习] 关于Java中你所不知道的Integer详解

发表于 2018-1-5 08:00:00

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。

  1. public static void test() throws Exception {
  2. Integer a = 1, b = 2;
  3. swap(a, b);
  4. System.out.println("a=" + a + ", b=" + b);
  5. }
  6. static void swap(Integer a, Integer b){
  7. // 需要实现的部分
  8. }
复制代码

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。

  1. public static void swapOne(Integer a, Integer b) throws Exception {
  2. Integer aTempValue = a;
  3. a = b;
  4. b = aTempValue;
  5. }
复制代码

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:

  1. public static void swapTwo(Integer a1, Integer b1) throws Exception {
  2. Field valueField = Integer.class.getDeclaredField("value");
  3. valueField.setAccessible(true);
  4. int tempAValue = valueField.getInt(a1);
  5. valueField.setInt(a1, b1.intValue());
  6. valueField.setInt(b1, tempAValue);
  7. }
复制代码

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:

  1. public static void swapTwo(Integer a1, Integer b1) throws Exception {
  2. Field valueField = Integer.class.getDeclaredField("value");
  3. valueField.setAccessible(true);
  4. int tempAValue = valueField.getInt(a1);
  5. valueField.setInt(a1, b1.intValue());
  6. valueField.setInt(b1, tempAValue);
  7. }
  8. public static void testThree() throws Exception {
  9. Integer a = 1, b = 2;
  10. swapTwo(a, b);
  11. System.out.println("a=" + a + "; b=" + b);
  12. Integer c = 1, d = 2;
  13. System.out.println("c=" + c + "; d=" + d);
  14. }
复制代码

输出的结果如下:

  1. a=2; b=1
  2. c=2; d=1
复制代码

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

  1. public static void testThree() throws Exception {
  2. Integer a = Integer.valueOf(1);
  3. Integer b = Integer.valueOf(2);
  4. swapTwo(a, b);
  5. System.out.println("a=" + a + "; b=" + b);
  6. Integer c = Integer.valueOf(1);
  7. Integer d = Integer.valueOf(2);
  8. System.out.println("c=" + c + "; d=" + d);
  9. }
复制代码

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):

  1. public class Integer{
  2. /**
  3. * @since 1.5
  4. */
  5. public static Integer valueOf(int i) {
  6. if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
  7. return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
  8. return new Integer(i);
  9. }
  10. private static class IntegerCache {
  11. static final int low = -128;
  12. static final int high;
  13. static final Integer cache[];
  14. static {
  15. // high value may be configured by property
  16. int h = 127;
  17. String integerCacheHighPropValue =
  18. sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
  19. if (integerCacheHighPropValue != null) {
  20. try {
  21. int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
  22. i = Math.max(i, 127);
  23. // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
  24. h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
  25. } catch( NumberFormatException nfe) {
  26. // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
  27. }
  28. }
  29. high = h;
  30. cache = new Integer[(high - low) + 1];
  31. int j = low;
  32. for(int k = 0; k < cache.length; k++)
  33. cache[k] = new Integer(j++);
  34. // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
  35. assert IntegerCache.high >= 127;
  36. }
  37. private IntegerCache() {}
  38. }
  39. }
复制代码

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?

  1. public static void testOne() throws Exception {
  2. int a = 1, b = 2;
  3. swapOne(a, b);
  4. System.out.println("a=" + a + ", b=" + b);
  5. }
  6. static void swapOne(int a, int b){
  7. // 需要实现的部分
  8. }
复制代码

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:

  1. public static void testOne() {
  2. int one = 1;
  3. int two = one + one;
  4. System.out.printf("Two=%d", two);
  5. }
复制代码

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

  1. public static void testOne() {
  2. int one = 1;
  3. int two = one + one;
  4. System.out.printf("Two=%d", two);
  5. }
复制代码

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:

  1. LDC "Two=%d"
  2. ICONST_1
  3. ANEWARRAY java/lang/Object
  4. DUP
  5. ICONST_0
  6. ILOAD 2
  7. INVOKESTATIC java/lang/Integer.valueOf (I)Ljava/lang/Integer;
  8. AASTORE
  9. INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.printf (Ljava/lang/String;[Ljava/lang/Object;)Ljava/io/PrintStream;
  10. POP
复制代码

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:

  1. public static void testOne() {
  2. int one = 1;
  3. int two = one + one;
  4. Object[] params = { Integer.valueOf(two) };
  5. System.out.printf("Two=%d", params);
  6. }
复制代码

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。

  1. public class OnePlusOne {
  2. static {
  3. try {
  4. Class<?> cacheClazz = Class.forName("java.lang.Integer$IntegerCache");
  5. Field cacheField = cacheClazz.getDeclaredField("cache");
  6. cacheField.setAccessible(true);
  7. Integer[] cache = (Integer[]) cacheField.get(null);
  8. //这里修改为 1 + 1 = 3
  9. cache[2 + 128] = new Integer(3);
  10. } catch (Exception e) {
  11. e.printStackTrace();
  12. }
  13. }
  14. public static void testOne() {
  15. int one = 1;
  16. int two = one + one;
  17. System.out.printf("Two=%d", two);
  18. }
  19. }
复制代码

two == 2 ?

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

  1. public static void testTwo() {
  2. int one = 1;
  3. int two = one + one;
  4. System.out.println(two == 2);
  5. System.out.println(Integer.valueOf(two) == 2);
  6. }
复制代码

上述代码输出如下

  1. true
  2. false
复制代码

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

是否有Cache 最小值 最大值
Boolean -- --
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 -- --
Double -- --

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:

  1. public static void main(String[] args) {
  2. Integer a1 = Integer.valueOf(60); //danielinbiti
  3. Integer b1 = 60;
  4. System.out.println("1:="+(a1 == b1));
  5. Integer a2 = 60;
  6. Integer b2 = 60;
  7. System.out.println("2:="+(a2 == b2));
  8. Integer a3 = new Integer(60);
  9. Integer b3 = 60;
  10. System.out.println("3:="+(a3 == b3));
  11. Integer a4 = 129;
  12. Integer b4 = 129;
  13. System.out.println("4:="+(a4 == b4));
  14. }
复制代码

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,谢谢大家对程序员之家的支持。



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