C#之int挑战Java之Integer

　　本文涉及到一些JVM原理和Java的字节码指令，推荐感兴趣的读者阅读一本有关JVM的经典书籍《深入Java虚拟机(第2版)》，将它与我在《.NET 4.0面向对象编程漫谈》中介绍的CLR原理与IL汇编指令作个对比，相信读者会有一定的启发。而仔细对比两个类似事物的异同，是很有效的学习方法之一。

　　今后我还将在个人博客上放出其他的文章，希望能帮助书的读者开拓视野，启发思考，大家一起探讨技术的奥秘。

　　本文所述之内容仅代表个人之理解，任何疏漏及错误请直接回贴指出。

　　1 奇特的程序输出

　　前段时间，一个学生给我看了一段“非常诡异”的Java代码：

public class TestInteger {
    public static void main(String[] args){
        Integer v1=100;
        Integer v2=100;
        System.out.println(v1==v2); //输出：true
        Integer w1=200;
        Integer w2=200;
        System.out.println(w1==w2); //输出：false
    }
}

　　让这个学生最困惑的是，为什么这些如此相似的代码会有这样令人意外的输出?

　　我平时多使用C#，Java用得不多，初看到这段代码的输出，我也同样非常奇怪：怎么会这样呢?100和200这两个整型数值对Integer这个类有本质上的差别吗?

　　为了弄明白出现上述现象的底层原因，我使用javap工具反汇编了Java编译器生成的.class文件：

　　通过仔细阅读Java编译器生的字节码，我发现以下给Integer变量赋值的语句：

　　Integer v1=100;

　　实际上调用的是Integer.valueOf方法。

　　而完成两个Integer变量比较的以下语句：

　　System.Console.WriteLine(v1 == v2);

　　实际生成的是if_acmpne指令。其中的a代表“address”，cmp代表“Compare”，ne代表“not equal”。

　　这条指令的含义是：比较Java方法栈中的两个操作数(即v1与v2)，看看它们是不是指向堆中的同一个对象。

　　当给v1和v2赋值100时，它们将引用同一个Integer对象。

　　那为什么当值改为200时，w1和w2就“翻脸了”，分别引用不同的Integer对象?

　　秘密就在于Integer.valueOf方法。幸运的是，Java的类库是开源的，所以我们可以毫不费力地看到相关的源代码：

public static Integer valueOf(int i){
        if(i >= -128 && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + 128];
        else
            return new Integer(i);
    }

　　一切真相大白，原来Integer在内部使用了一个私有的静态类IntegerCache，此类内部封装了一个Integer对象的cache数组来缓存Integer对象，其代码如下：

private static class IntegerCache {
      static final Integer cache[];
      //……
}

　　再仔细看看IntegerCache内部的代码，会看到它使用静态初始化块在cache数组中保存了[-128,127]区间内的一共256个Integer对象。

　　当给Integer变量直接赋整数值时，如果这个数值位于[-128,127]内，JVM(Java Virtual Machine)就直接使用cache中缓存的Integer对象，否则，JVM会重新创建一个Integer对象。

　　一切真相大白。