Integer128陷阱

什么是128陷阱

首先看一下问题是什么，测试代码如下：

public static void main(String[] args) {Integer i1 = 127;Integer i2 = 127;Integer i3 = 128;Integer i4 = 128;int i5 = 128;int i6 = 128;System.out.println(i1 == i2);System.out.println(i3 == i4);System.out.println(i5 == i6);
}

上述代码输出结果如下：

true
false
true

其中在判断(i3 == i4)时输出了false，很明显输出结果并不符合预期，在逻辑上也并不正确，而同样的128==128的比较在基本数据类型int下便可以正常输出true，首先要先弄清在128赋值时发生了什么，接下来通过javap -c反编译查看测试代码的字节码。

在开始分析前，首先要确定一个问题，使用equals比较时，无论赋什么值都可以正确输出true，下文所有讨论都建立在使用==比较的前提上，同时出现问题的另一个本质也可以说是因为==比较的是地址。

反编译分析

使用javap -c指令对.class文件反编译得到结果如下（部分截取）：

public static void main(java.lang.String[]);
Code:
…省略
19: sipush 128
22: invokestatic #2 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
25: astore 4
27: sipush 128
30: istore 5
…省略
}

其中反编译结果的19、22、25行对应代码中Integer i4 = 128;，27、30行对应int i5 = 128;，可以很明显的看到，对比int，Integer在初始化时调用了Integer.valueOf()方法，这也就是Java的自动装箱机制，接下来简要介绍一下自动拆装箱。

Java自动拆装箱

自动装箱和自动拆箱的含义分别是：

自动装箱：基本类型自动转换为包装类型。
自动拆箱：包装类型自动转换为基本类型。

上文已经展现了自动装箱机制，即直接将一个int类型数据赋值给Integer对象时，会自动调用Integer.valueOf()方法，接下来通过javap -c反编译查看一下自动拆箱做了哪些工作，反编译目标代码段如下：

Integer i1 = 128;
int i2 = 128;
i2 = i1;

反编译结果如下：

public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: sipush 128
3: invokestatic #2 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
6: astore_1
7: sipush 128
10: istore_2
11: aload_1
12: invokevirtual #3 // Method java/lang/Integer.intValue:()I
15: istore_2
16: return
}

可以在反编译结果的12行中看到实际执行过程中调用了Integer.intValue()方法，该方法直接从Integer对象中返回int类型的value值。

实际上，下列伪代码中的写法是等效的：

//自动装箱 下列两种写法等效
Integer i1 = 128;//1
Integer i1 = Integer.valueOf(128);//2
//自动拆箱 下列两种写法等效
Integer i1 = 128;
int i2 = i1;//1
int i2 = i1.intValue();//2

可见自动拆装箱是Java语法糖的一种。

源码分析

既然自动装箱为我们自动调用了Integer.intValue()方法，那么就来查看一下该方法中做了哪些事，源码如下：

 public static Integer valueOf(int i) {if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];return new Integer(i);}

通过valueOf不难看出，想要理解该方法做了什么，脱不开IntegerCache，IntegerCache是Integer的一个静态内部类，源码如下：

 private static class IntegerCache {//下限-128static final int low = -128;static final int high;// 缓存数组 用于缓存-128~127的256个Integer对象static final Integer cache[];static {//上限127int h = 127;String integerCacheHighPropValue =sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");if (integerCacheHighPropValue != null) {try {int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);i = Math.max(i, 127);h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);} catch( NumberFormatException nfe) {// If the property cannot be parsed into an int, ignore it.}}high = h;//确定缓存数组大小cache = new Integer[(high - low) + 1];int j = low;//为cache创建对象for(int k = 0; k < cache.length; k++)cache[k] = new Integer(j++);assert IntegerCache.high >= 127;}private IntegerCache() {}}

结合上面两段源码，可见，设计时为了减少Integer对象创建的开销，提升整体效率，预先创建好了共256个Integer对象供后续使用。

整个IntegerCache类中的代码均被static修饰，目的是确保在被实际使用时就已经完成了初始化，IntegerCache类中使用cache[]数组缓存了从-128~127供256个Integer对象。

回到valueOf方法，可见，如果传入的int值在cache缓存-128~127的范围中，则直接返回预先创建好的对象，如果不在范围中，则创建一个新的Integer对象返回。

总结

至此便可以理解使用==比较两个value均为int型128的Integer对象为什么会被判断为false，可以总结为在Integer对象创建过程中：

如果传入value数值在-128~127范围内，那么所有在这个范围内被创建的对象（句柄）实际都指向同一个地址，即被预创建Integer对象所在的地址。
如果传入value数值不在范围内，那么每次被创建的对象（句柄）都指向一个新的且不同的地址，即通过new关键字由JVM分配的新地址。

地址指向示意图如下（不规范）：
其中被static修饰的Integer数组cache在Java1.8以前存放在方法区中，Java1.8移除了方法区，静态变量改为存放在堆中，下图为Java1.8之前版本的示意图

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