典型问答

Q：int 和 Integer 有什么区别？谈谈 Integer 的值缓存范围。
A：
int 是Java 的8个原始数据类型（Primitive Types，boolean、byte、short、int、long、float、double）之一。Java 语言号称一切都是对象，但原始数据类型是例外。
Integer 是 int 对应的包装类，它有一个 int 类型的字段存储数据，并且提供了基本操作，比如数学运算、包装类和int 或字符串之间转换等。在 Java 5 中，引入了自动装箱和自动拆箱功能（boxing/unboxing），Java 可以根据上下文，自动进行转换，极大地简化了相关编程。
关于Integer 的值缓存， Java 5 中新增了静态工厂方法 valueOf，在调用它的时候会利用一个缓存机制，带来了明显的性能改进。按照 Javadoc，这个值默认缓存是 -128 到 127 之间。
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考点分析

自动装箱、自动拆箱机制，进而考察封装类的一些设计和实践

  1. 自动装箱（Integer.valueOf()）和自动拆箱（instance.intValue()）发生Java 的那个阶段，编译期还是运行时
  2. 静态工厂方法valueOf 会用到缓存机制，那么自动装箱时，缓存机制起作用吗
  3. 为什么需要使用原始数据类型，Java 的对象似乎也很高效，应用中具体会产生哪些差异
  4. 阅读过Integer源码吗？分析下类或某些方法的设计要点

知识拓展

  • 理解自动装箱、拆箱

自动装箱是一种语法糖，发生在编译阶段，保证不同写法再运行时等价，也就是生成的字节码一致。
原则上，建议避免无意中的装箱、拆箱行为，尤其是在性能敏感场合（创建10万个Java对象和10万个正式的开销 不是一个数量级）

  • 源码分析

1.Integer包括

  1. 基础常量，如最大值、最小值、位数等；
  2. 静态工厂方法（装箱方法）valueOf()；
    1. static Integer valueOf(int i)
  3. 实例方法（拆箱方法）
    1. int intValue()
  4. 获取环境变量数值的方法；
  5. 各种转换方法，如转换为不同进制的字符串，或者反过来解析的方法等。

2.缓存机制

  • Integer的缓存范围默认是-128~127，但是缓存的上限值可以根据需要调整，JVM提供了设置参数
    -XX:AutoBoxCacheMax=N<br />具体实现在Integer源码的IntegerCache的静态初始块中实现

3.包装类中的

  • 原始类型线程安全

原始数据类型的变量需要通过并发手段才能保证线程安全，如果有线程安全的计算需要，建议考虑IntegerAtomic，LongAtomic这样的线程安全类。

  • Java 原始数据类型和引用类型局限性
    • 原始数据类型和Java泛型并不能配合使用
      Java的泛型其实可以算作伪泛型，只是编译期技巧，Java编译期自动将类型转换为特定类型，这决定了使用泛型必须保证相应类型可以转换成Object
    • 无法高效表达数据，也不便于表达复杂的数据结构

      一课一练

      从空间角度，Java 对象比原始数据类型开销大很多。你知道对象的内存结构吗？比如，对象头的结构。如何计算或者获取某个Java 对象的大小？

      节选自《深入理解JAVA虚拟机》： 在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。 HotSpot虚拟机的对象头包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等，这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机（未开启压缩指针）中分别为32bit和64bit，官方称它为”Mark Word”。对象头的另外一部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针，换句话说，查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身，这点将在2.3.3节讨论。另外，如果对象是一个Java数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据，因为虚拟机可以通过普通Java对象的元数据信息确定Java对象的大小，但是从数组的元数据中却无法确定数组的大小。 接下来的实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也是在程序代码中所定义的各种类型的字段内容。无论是从父类继承下来的，还是在子类中定义的，都需要记录起来。 第三部分对齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。由于HotSpot VM的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，换句话说，就是对象的大小必须是8字节的整数倍。

精选留言

理解Java原始数据类型和包装类的一条线索：原始数据类型（Primitive Types）和 Java 泛型（Generic）并不能配合时用，于是JAVA就设计了这个auto-boxing/unboxing机制，实际上就是primitive value 与 object之间的隐式转换机制，要是没有这个机制，开发者就必须每次手动显示转换。
但是primitive value 与 object各自有各自的优势，primitive value在内存中存的是值，所以找到primitive value的内存位置，就可以获得值；object存的是reference，找到object的内存位置，还要根据reference找下一个内存空间，要产生更多的IO，所以计算性能比primitive value差，但是object具备generic的能力，更抽象，解决业务问题编程效率高。于是JAVA设计者的初衷估计是这样的：如果开发者要做计算，就应该使用primitive value如果开发者要处理业务问题，就应该使用object，采用Generic机制；反正JAVA有auto-boxing/unboxing机制，对开发者来讲也不需要注意什么。然后为了弥补object计算能力的不足，还设计了static valueOf()方法提供缓存机制，算是一个弥补。