C#之int挑戰Java之Integer
本文涉及到一些JVM原理和Java的字節碼指令，推薦感興趣的讀者閱讀一本有關JVM的經典書籍《深入Java虛擬機(第2版)》，將它與我在《.NET 4.0面向對象編程漫談》中介紹的CLR原理與IL匯編指令作個對比，相信讀者會有一定的啟發。而仔細對比兩個類似事物的異同，是很有效的學習方法之一。
今后我還將在個人博客上放出其他的文章，希望能幫助書的讀者開拓視野，啟發思考，大家一起探討技術的奧秘。
本文所述之內容僅代表個人之理解，任何疏漏及錯誤請直接回貼指出。
1 奇特的程序輸出
前段時間，一個學生給我看了一段“非常詭異”的Java代碼：
public static void main(String[] args){
Integer v1=100;
Integer v2=100;
System.out.println(v1==v2); //輸出：true
Integer w1=200;
Integer w2=200;
System.out.println(w1==w2); //輸出：false
}
}
讓這個學生最困惑的是，為什么這些如此相似的代碼會有這樣令人意外的輸出?
我平時多使用C#，Java用得不多，初看到這段代碼的輸出，我也同樣非常奇怪：怎么會這樣呢?100和200這兩個整型數值對Integer這個類有本質上的差別嗎?
為了弄明白出現上述現象的底層原因，我使用javap工具反匯編了Java編譯器生成的.class文件：
通過仔細閱讀Java編譯器生的字節碼，我發現以下給Integer變量賦值的語句：
Integer v1=100;
實際上調用的是Integer.valueOf方法。
而完成兩個Integer變量比較的以下語句：
System.Console.WriteLine(v1 == v2);
實際生成的是if_acmpne指令。其中的a代表“address”，cmp代表“Compare”，ne代表“not equal”。
這條指令的含義是：比較Java方法棧中的兩個操作數(即v1與v2)，看看它們是不是指向堆中的同一個對象。
當給v1和v2賦值100時，它們將引用同一個Integer對象。
那為什么當值改為200時，w1和w2就“翻臉了”，分別引用不同的Integer對象?
秘密就在于Integer.valueOf方法。幸運的是，Java的類庫是開源的，所以我們可以毫不費力地看到相關的源代碼：
if(i >= -128 && i <= IntegerCache.high)
return IntegerCache.cache[i + 128];
else
return new Integer(i);
}
一切真相大白，原來Integer在內部使用了一個私有的靜態類IntegerCache，此類內部封裝了一個Integer對象的cache數組來緩存Integer對象，其代碼如下：
static final Integer cache[];
//……
}
再仔細看看IntegerCache內部的代碼，會看到它使用靜態初始化塊在cache數組中保存了[-128,127]區間內的一共256個Integer對象。
當給Integer變量直接賦整數值時，如果這個數值位于[-128,127]內，JVM(Java Virtual Machine)就直接使用cache中緩存的Integer對象，否則，JVM會重新創建一個Integer對象。
一切真相大白。
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