Short/Integer/Long以及Character包装类

一、问题出现

我们都知道，在Java代码中，对于基本类型的值比较可以使用"=="，比如下面的代码：

        int a = 10, b = 10;
        // true
        log.info("value is {}", a == b);
        long c = 12L, d = 21L;
        // true
        log.info("value is {}", a == b);

而对于非基本类型而言，特别是对象，我们在使用“==”则是比较的它们在内存中的地址，而非它们的值，比如：

        String a = new String("a"), b = new String("a");
        // false
        log.info("value is {}", a == b);

如果是包装类型呢，int对应的Integer，long对应的Long，它们应该也属于对象范畴，会发生什么呢？

        Integer a = 100, b = 100, c = 151, d = 151;
        // true
        log.info("value is {}",a == b);
        // false
        log.info("value is {}", c == d);

        Long e = 121L,f = 121L,g = 163L,h = 163L;
        // true
        log.info("value is {}",e == f);
        // false
        log.info("value is {}", g == h);

结果如上，是不是感觉不可思议？为什么会出现这样的结果呢？

二、源码解析

我们以Integer的源码为例，当我们声明一个Integer类型的实例时，会调用Integer中的valueOf方法进行创建：

    /**
     *
     * This method will always cache values in the range -128 to 127,
     * inclusive, and may cache other values outside of this range.
     *
     */
    public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }

我们结合注释和源码就可以知晓，倘若Integer实例化的数值是[-128,127]之间的，那么就会使用已经提前缓存下来的对象实例，不会额外去创建新的该值实例；而如果Integer实例化的数值不在这个区间，那么每次实例化的值都是通过新建一个对象来完成的。

所以我们就可以解释如上代码示例中，a和b，e和f，都是在这个范围区间的，它们都是代表缓存中的该值的实例对象，指向的都是该对象的内存地址空间，所以才有a=b,e=f；而c和d，e和f则分别是不同的对象，它们的内存地址空间当然是不同的。

这个问题搞清楚了，那么为什么要缓存[-128,127]这个区间呢，而不是别的区间？

我们再来看看IntegerCache的源码：

private static class IntegerCache {
        // 最小值是被固定了的
        static final int low = -128;
        static final int high;
        // 缓存容器
        static final Integer cache[];
        
        static {
            // high value may be configured by property
            // 默认最大值
            int h = 127;
            // 从虚拟机参数中读取配置的最大值
            String integerCacheHighPropValue =
                sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
            if (integerCacheHighPropValue != null) {
                try {
                    int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
                    i = Math.max(i, 127);
                    // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
                    h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
                } catch( NumberFormatException nfe) {
                    // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
                }
            }
            // 将缓存最大值修改为配置的参数值
            high = h;

            cache = new Integer[(high - low) + 1];
            int j = low;
            for(int k = 0; k < cache.length; k++)
                // 最小最大值之间的数值都缓存起来
                cache[k] = new Integer(j++);

            // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
            assert IntegerCache.high >= 127;
        }

        private IntegerCache() {}
    }

根据JLS规范，[-128,127]是编程中比较常用到的数值，所以对其进行缓存，这是一种空间换时间的策略。如果开发者认为最大值偏大或者偏小，可以自行对虚拟机设置参数进行调节，使得缓存的数值更契合自己的使用场景。

所以说，我们在上面使用的包装类示例中的运行结果并不是一直都是那样的，只有在默认情况下才是那样。

三、解决方法

上面我们只是以包装类Integer的源码为例子，其实其它的包装类型比如Long、Short、Character，查看它们的源码发现，缓存的方法和范围略有不同，但是原理都一样的。

我们在日常开发中，这就是一个大坑，并不能保证所有开发人员都知道这个，所以才规定，对于对象，包括包装类型，如果要比较它们值的大小是否相等，必须使用equals方法，禁止使用==。