使用 Integer 包装类创建了多少个对象？

Posted 2023-02-16

【中文标题】使用 Integer 包装类创建了多少个对象？

【英文标题】：How many objects are created by using the Integer wrapper class?

【发布时间】：2016-07-03 16:25:51

【问题描述】：

Integer i = 3; 
i = i + 1; 
Integer j = i; 
j = i + j; 

上面示例代码中的语句创建了多少对象，为什么？是否有任何 IDE 可以让我们看到创建了多少对象（可能处于调试模式）？

【问题讨论】：

AFAIK，任何带有 CPU 和/或内存分析器的体面的 IDE 都应该这样做；想到了 NetBeans。只需执行分析（注意也启用分析标准库类！）并查看 a）创建了多少 Integer 对象（通过查看内存分析器中使用的内存等），b）Integer c-tor 的次数调用（通过查看 CPU 分析器中的方法执行计数）

【参考方案1】：

严格正确的答案是创建的Integer 对象的数量不确定。它可能在 0 到 3 之间，或者 256¹ 甚至更多²，具体取决于

Java 平台³, 这是否是第一次执行此代码，以及 （可能）依赖于 int 值装箱的其他代码是否在它之前运行⁴。

-128 到 127 的 Integer 值并不严格要求预先计算。事实上，指定拳击转换的JLS 5.1.7 是这样说的：

如果被装箱的值 p 是 int 类型的整数文字，介于 -128 和 127 之间（第 3.10.1 节）......那么让 a 和 b 成为 p 的任何两次装箱转换的结果。 a == b 总是如此。

需要注意的两点：

JLS 仅 需要此为 >>literals JLS 不强制渴望缓存值。延迟缓存也满足 JLS 的行为要求。

即使是 Integer.valueof(int) 的 javadoc 也没有指定结果被急切地缓存。

如果我们检查 Java 6 到 8 中 java.lang.Integer 的 Java SE 源代码，很明显当前的 Java SE 实现策略是预先计算值。然而，由于种种原因（见上文），这仍然不足以让我们对“有多少物体”的问题给出明确的答案。

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^{1 - 如果在类初始化期间急切初始化缓存的 Java 版本中执行上述代码触发 Integer 的类初始化，则可能为 256。}

^{2 - 如果缓存大于 JVM 规范要求，它可能会更多。在某些 Java 版本中，可以通过 JVM 选项增加缓存大小。}

^{3 - 除了平台实现装箱的一般方法外，编译器还可以发现部分或全部计算可以在编译时完成或完全优化。}

^{4 - 此类代码可能触发整数缓存的惰性或急切初始化。}

【讨论】：

这不是完整的故事。这些Integer 对象是在java.lang.Integer.IntegerCache 的类初始化程序中预先计算的，但是该类的初始化是由它的第一次使用触发的，所以除非JRE 在进入main 方法之前自己使用这样的装箱值（在我的测试中它没有' t)，该范围内的值的第一次装箱将触发初始化。所以说没有创建Integer 对象是不正确的，因为实际上在执行main 方法时创建了256 个Integer 对象。

@Holger - 说数字不为零也是不正确的，因为 1）我们不 >>知道>know

确实，事情会变得更加复杂。我特别提到了关于“当前一代 Oracle 和 OpenJDK Java SE JVM”的最后一部分。正如已删除的评论中所说，HotSpot 也可以删除装箱，因为它知道它的语义并且问题的代码不依赖于Integer 对象的身份。或者，如果 i 和 j 之后不再使用，它​​可能会忽略整个操作。不同的 JVM 实现可以通过将 int 值存储在指向堆外地址范围的指针中来表示某些装箱值，而不需要任何对象……

@Holger - 从理论上讲，装箱的值可能在堆之外......但不可信。为每个引用处理这种可能性会产生不必要的 GC 开销。

开销不一定很大。例如，当前的 32 位 JVM 不支持大于 2GB 的堆，这意味着永远不会设置堆内地址的最高位。因此，如果堆外引用总是设置该位，您可以轻松对其进行测试，因为它与符号位相同，并且几乎每个 CPU 都有针对它的内在测试，其中大多数甚至在将地址加载到时免费提供它一个 CPU 寄存器。所以你可以将堆外测试与null 参考测试结合起来，无论如何你都需要它（如果>0 遍历，否则它要么是null 要么是堆外）......

【参考方案2】：

编译器将Integer对象拆箱到ints，通过调用intValue()对它们进行算术运算，并调用Integer.valueOf将int结果分配给Integer时将它们装箱变量，所以你的例子相当于：

Integer i = Integer.valueOf(3);
i = Integer.valueOf(i.intValue() + 1);
Integer j = i;
j = Integer.valueOf(i.intValue() + j.intValue());

赋值j = i; 是一个完全正常的对象引用赋值，它不会创建新对象。它没有装箱或拆箱，也不需要因为Integer 对象是不可变的。

valueOf 方法允许缓存对象并每次针对特定数字返回相同的实例。 需要缓存整数 -128 到 +127。对于你的起始编号i = 3，所有的编号都很小，保证会被缓存，所以需要创建的对象数为0。严格来说，valueOf 允许延迟缓存实例，而不是预先生成所有实例，因此该示例可能仍会在第一次创建对象，但如果代码在程序中重复运行，则每次创建的对象数量 平均接近0。

如果您从一个不会缓存实例的较大数量开始（例如，i = 300）怎么办？那么每次valueOf调用必须新建一个Integer对象，每次创建的对象总数3。

(或者，也许它仍然是零，或者也许是数百万。请记住，编译器和虚拟机可以出于性能或实现原因重写代码，只要其行为没有以其他方式改变。因此，如果您不使用结果，它可能会完全删除上面的代码。或者如果您尝试打印j，它可能会意识到j 将始终以相同的常量值结束在上面的 sn-p 之后，因此在编译时执行所有算术，并打印一个常量值。在后台运行代码的实际工作量始终是一个实现细节。）

【参考方案3】：

你可以调试 Integer.valueOf(int i) 方法自己找出来。 该方法由编译器的自动装箱过程调用。

【讨论】：

这不是寻找答案的好方法。它只告诉您在特定执行平台上发生了什么。其他平台可能会给您不同的结果。

【参考方案4】：

首先：您正在寻找的答案是0，正如其他人已经提到的那样。

但是让我们再深入一点。正如斯蒂芬所说，这取决于您执行它的时间。因为缓存实际上是惰性初始化的。

如果你看一下 java.lang.Integer.IntegerCache 的文档：

缓存在首次使用时初始化。

这意味着如果这是您第一次调用您实际创建的任何 Integer：

256 个整数对象（或更多：见下文） 1 个用于存储整数的数组对象 让我们忽略存储类（和方法/字段）所需的对象。无论如何，它们都存储在元空间中。

从您第二次调用它们开始，您创建了 0 个对象。

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一旦你把数字调高一点，事情就会变得更有趣。例如。通过以下示例：

Integer i = 1500; 

这里的有效选项是：0、1 或 1629 到 2147483776 之间的任何数字（这次只计算创建的整数值。 为什么？答案在Integer-Cache定义的下一句给出：

缓存的大小可以由 -XX:AutoBoxCacheMax= 选项控制。

所以你实际上可以改变实现的缓存大小。

这意味着您可以到达上面的线路：

1：如果您的缓存小于 1500，则为新对象 0：如果您的缓存之前已初始化并包含 1500，则为新对象 1629: new (Integer) - 如果您的缓存设置为正好 1500 并且尚未初始化，则为对象。然后将创建从 -128 到 1500 的整数值。 在上面的句子中，您可以在此处达到任意数量的整数对象：Integer.MAX_VALUE + 129，也就是提到的：2147483776。

记住：这仅在 Oracle / Open JDK 上得到保证（我检查了版本 7 和 8）

正如您所见，要获得完全正确的答案并不容易。但光说0就会让人开心。

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PS：使用menthoned参数可以使以下说法成立：Integer.valueOf(1500) == 1500

【参考方案5】：

令人惊讶的是，答案是零。

从 -128 到 +127 的所有 Integers 均由 JVM 预先计算。

您的代码创建对这些现有对象的引用。

【讨论】：

请参阅Write a program that makes 2 + 2 = 5，了解如何访问这些现有对象（您真的不应该）并操纵它们以获得喜剧/灾难性效果（您真的真的不应该）。

@MT0 谢谢大家。我爱你们。有没有参考链接？

@SyameshK docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/… "此方法将始终缓存 -128 到 127（含）范围内的值，并可能缓存此范围之外的其他值。"

这是特定于 Oracle Java 还是对于其他实现（如 IBM）也必须如此？

@josefx：但是：“实现可能缓存这些，懒惰或急切。” （强调我的）