OpenJDK源码研究笔记(五)-缓存Integer等类型的频繁使用的数据和对象，大幅度提升性能(一道经典的Java笔试题))
摘要
本文先给出一个看似很简单实则有深意的Java笔试面试题，引出JDK内部的缓存。
JDK内部的缓存，主要是为了提高Java程序的性能。
你能答对这道“看似简单，实则有深意”的Java题目？
我们首先来看一个简单的程序：
public class IntCacheDemo { /** * 一道经典的Java笔试面试题 */ public static void main(String[] args) { Integer a = 2013; Integer b = 2013; if (a == b) { System.out.println("a==b"); } else if (a.equals(b)) { System.out.println("a equals b"); } Integer c = 24; Integer d = 24; if (c == d) { System.out.println("c==d"); } else if (a.equals(b)) { System.out.println("c equals d"); } }}
程序运行结果
a equals b
c==d
解释说明
Integer等包装类型是引用类型，引用类型的对象之间的==比较，是比较2个引用是否指向同一个对象。
因此，a==b不成立，a equals b成立，是很容易理解的。
容易产生误解的是c==d竟然成立，你敢信？
这是因为JDK内部默认会对-128到127之间的整数，进行缓存，2个对象其实是同一个，因此c和d这2个引用指向同一个对象。
JDK内部缓存
/** *缓存，为了支持从-128到127（包含）的自动包装类型的“对象同一性语义”，这是Java语言规范所规定的。 *缓存，在第一次使用的时候初始化。缓存的大小可以通过“-XX:AutoBoxCacheMax=<size>”选项控制。 *在VM初始化期间，java.lang.Integer.IntegerCache.high属性可以被设置和保存在私有的系统属性sun.misc.VM class中。 */ /**(担心翻译不够准确，误导大众，特给出英文注释) * 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 -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. */ // IntegerCache，一个内部类，注意它的属性都是定义为static final private static class IntegerCache { //缓存的下界，-128，不可变 static final int low = -128; //缓存上界，暂为null static final int high; //缓存的整型数组 static final Integer cache[]; static { // 缓存上届，可以通过JVM属性来配置 int h = 127; String integerCacheHighPropValue = sun.misc.VM .getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high"); if (integerCacheHighPropValue != null) { int i = parseInt(integerCacheHighPropValue); i = Math.max(i, 127); //最大的数组值是Integer.MAX_VALUE h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low)); } high = h; cache = new Integer[(high - low) + 1]; int j = low; for (int k = 0; k < cache.length; k++) cache[k] = new Integer(j++); } private IntegerCache() { } } //128到127之间的是有缓存的 public static Integer valueOf(int i) { assert IntegerCache.high >= 127; if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high) return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)]; return new Integer(i); }
疑问：为什么上界high是可以配置的，而下界low却不能？
类似的内部缓存还有
private static class ByteCache { private ByteCache(){} static final Byte cache[] = new Byte[-(-128) + 127 + 1]; static { for(int i = 0; i < cache.length; i++) cache[i] = new Byte((byte)(i - 128)); } }
private static class ShortCache { private ShortCache(){} static final Short cache[] = new Short[-(-128) + 127 + 1]; static { for(int i = 0; i < cache.length; i++) cache[i] = new Short((short)(i - 128)); } }
private static class LongCache { private LongCache(){} static final Long cache[] = new Long[-(-128) + 127 + 1]; static { for(int i = 0; i < cache.length; i++) cache[i] = new Long(i - 128); } }
private static class CharacterCache { private CharacterCache(){} static final Character cache[] = new Character[127 + 1]; static { for (int i = 0; i < cache.length; i++) cache[i] = new Character((char)i); } }
更多JDK内部缓存不再一一列出，有兴趣的可以自行查看JDK源码，或者OpenJDK源码。
代码示例
public class AllCacheDemo { /** * 演示JDK内部缓存 */ public static void main(String[] args) { Integer a = 28; Integer b = 28; println(a == b); Byte c = 25; Byte d = 25; println(c==d); Short p=12; Short q=12; println(p==q); Long x=127L; Long y=127L; println(x==y); Character m='M'; Character n='M'; println(m==n); } public static void println(Object o){ System.out.println(o); }}
运行结果
有兴趣的同学，自己去执行下上面的这段程序。
结束语
OpenJDK源码中，包含了IntegerCache、LongCache、ShortCache、ByteCache、CharacterCache等很多类型的内部用的缓存。
这些缓存，对提高Java程序的性能有着很重要的作用。
JDK几乎是一切Java程序的基础，因此OpenJDK源码值得研究和学习。
未来计划
在过年放假之前的3个月中，FansUnion将给大家带来OpenJDK源码研究20+篇系列文章。
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