为什么 Java 中不缓存整数？

Question

我知道这个话题有similar posts，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）大部分时间打印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。我知道我要求的是 Integer 的新实例，但是由于盒装原语在 Java 中是不可变的，并且机器已经可以做“正确的事情”（如第一种情况所示），为什么会发生这种情况？

如果所有带有 10 的 Integer 实例都是内存中的同一个对象，岂不是更有意义？换句话说，为什么我们没有类似于“String interning”的“Integer interning”？

更好的是，如果表示同一事物的装箱原语的实例不管值（和类型）是同一个对象，岂不是更有意义？或者至少正确回复==？

Answer 1

应该很清楚，缓存对性能的影响是不可接受的——每次创建整数时都会增加一个 if 语句和内存查找。仅此一项就掩盖了任何其他原因以及该线程上其余的痛苦。

就“正确”地响应 == 而言，OP 错误地假设了正确性。整数确实通过一般 Java 社区对正确性的期望以及规范对正确性的定义正确响应 ==。也就是说，如果两个引用指向同一个对象，它们就是==。如果两个引用指向不同对象，即使它们具有相同的内容，它们也不是==。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(); 来创建一个唯一的实例？一世。 e.为什么new Object(); 不允许缓存？答案是wait(...) 和notify(...) 调用。缓存 new Object()s 会错误地导致线程在不应同步时相互同步。

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

这应该可以解释为什么必须要求 new Integer(5) 完成 7 次才能创建 7 个唯一的 Integer 对象，每个对象都包含值 5（因为 Integer 扩展了 Object）。

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次要的，不太重要的东西： 这个原本不错的方案中的一个问题是自动装箱和自动拆箱功能造成的。如果没有该功能，您将无法进行比较，例如new Integer(5) == 5。为了启用这些，Java 取消装箱 对象（并且不 装箱原语）。因此new Integer(5) == 5 被转换为：new Integer(5).intValue() == 5（并且不是 new Integer(5) == new Integer(5)。

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

如果你认为自己理解并想要测试自己，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);
  }
}

如果所有== 都更改为.equals(...)，则还要预测输出

更新：感谢用户 @sactiw 的评论：“缓存的默认范围是 -128 到 127，从 java 1.6 开始，您可以通过传递 -XX:AutoBoxCacheMax= 重置上限 >=127从命令行”

Answer 2

这可能会破坏在此设计更改之前编写的代码，当时每个人都正确地假设两个新创建的实例是不同的实例。可以为自动装箱做，因为以前没有自动装箱，但是改变新的含义太危险了，可能不会带来太大的收益。在 Java 中，短期对象的成本并不高，甚至可能低于维护长期对象缓存的成本。

Answer 3

如果你检查你看到的来源：

/**
 * 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);
 }

来源：link

这是== 使用整数返回布尔值 true 的性能原因——这完全是一个 hack。如果你想比较值，那么你有 compareto 或 equals 方法。

在其他语言中，例如你也可以使用==来比较字符串，这基本上是相同的原因，被称为java语言的最大不幸之一。

int 是一种原始类型，由语言预定义并由保留关键字命名。作为一个原语，它不包含类或任何与类相关的信息。 Integer 是一个不可变的原始类，它通过包私有、本机机制加载并转换为 Class - 它提供自动装箱并在 JDK1.5 中引入。 JDK1.5 之前的int 和Integer 有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。即使是标准班也必须遵守这条规则。

Answer 5

据我了解，new 无论如何都会创建一个新对象。这里的操作顺序是先调用new，它实例化一个新对象，然后调用构造函数。 JVM没地方干预，把new变成“根据传入构造函数的值抓取一个缓存的Integer对象”。

顺便说一句，你考虑过Integer.valueOf吗？这行得通。

Answer 6

如果所有带有 10 的 Integer 实例都是内存中的同一个对象，岂不是更有意义？换句话说，为什么我们没有类似于“String interning”的“Integer interning”？

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 对象可能是短暂的。

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

Answer 7

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

至于为什么 Integer 不像 String 那样工作？我会想象避免开销到已经很慢的过程。尽可能使用原语的原因是它们速度更快，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，如果你这样做了

Integer a = 234345;
Integer b = 234345;

if (a == b) {}

这可能是真的。

这是因为由于您没有使用 new Integer()，因此允许 JVM（不是类代码）在认为合适的情况下缓存它自己的 Integers 副本。现在您不应该基于此编写代码，但是当您说 new Integer(234345) 时，规范保证您肯定会有不同的对象。

Answer 9

new 表示new。

new Object() 并不轻浮。

Answer 10

一个新的实例就是一个新的实例，所以它们在值上是相等的，但它们作为对象是不相等的。

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 - 这太糟糕了。

Answer 11

让我通过提供指向 JLS 相关部分的链接，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 (Section 15.9 of the JLS) 中使用。这与 C++ 不同，其中 new 是一个运算符，可以重载。

表达式 always 尝试分配内存，并在每次评估时产生一个新对象 (Section 15.9.4)。所以到那时，缓存查找已经太迟了。

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“gets”（=）操作符，而是听起来像 Integer x = 10;给对象 xa 内存指针 '10' 而不是 10 的值。因此 ((a == b) == true)( 将评估为真，因为 == on objects 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？仅当引用类型和原语之间存在“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对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原始类型和引用类型之间的区别，但它们并没有消除它。

What oracle has to say on the subject.

请注意，该文档未提供任何带有 '=' 运算符的示例。

Answer 13

对于Integer 对象，使用a.equals(b) 条件进行比较。

编译器不会在您比较时为您拆箱，除非您将值分配给基本类型。

Answer 14

还请注意，Java 1.5 中的缓存范围是 -128 到 127，但 Java 1.6 以后它是默认范围，即您可以通过传递 -XX:AutoBoxCacheMax=new_limit来设置上限 >= 127 > 从命令行

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，不过是 Java。