java面试技巧：Integer和int的那些事⼉

最近在招聘⾯试的过程中，考察⼀些候选⼈的基础掌握能⼒中发现，还是有⼤多数⼲了有1~3年的开发者在基础这块⼉掌握的不够牢靠，没有去思考过为什么这样做，以及这样做的原因是什么？那么今天我们就来聊聊Java中的Integer和int，以及他们在⾯试中⼀般会如何考候选⼈呢？

⾸先我们来看如下的⼀些⾯试连环炮：

1. 开发中你在定义常量的时候，⼀般是⽤的Integer还是int，他们之间有什么区别？
2. 什么叫包装类，它是如何包装基本类型的？
3. Integer的⾃动装箱和⾃动拆箱的原理是什么？以及所发⽣在哪个阶段？带来的好处和坏处是什么？ 什么情况下会发⽣⾃动装箱/⾃动拆箱？
4. 那你能说下Integer的值缓存是什么吗？
5. 你觉得 Integer的源码有哪些设计要点？

或者还有诸如以下的⼀些笔试题：

public static void main(String[] args) { Integer a = 100;
Integer b = 100; System.out.println(a == b); Integer c = 200;
Integer d = 200; System.out.println(c == d);
}

请问：a==b的值以及c==d的值分别是多少？

以上问题⼤家可以先思考下如果⾯试中遇到你会如何回答？

⼀. Java包装类、装箱和拆箱

包装类

在 Java的设计中提倡⼀种思想，即⼀切皆对象。但是从数据类型的划分中，我们知道 Java 中的数据类型分为基本数据类型和引⽤数据类型，但是基本数据类型怎么能够称为对象呢？于是 Java 为每种基本数据类型分别设计了对应的类，称之为包装类（Wrapper Classes），也有地⽅称为外覆类或数据类型类。

我们来看下基本类型对应的包装类

两个维度分析：

从内存占⽤⻆度：包装类是对象，除了基本数据以外，还需要有对象头。所以包装类占的空间⽐基本类型⼤。

从处理速度⻆度：基本类型在内存中存的是值，找到基本类型的内存位置就可以获得值；⽽包装类型存的是对象的引⽤，找到指定的包装类型后，还要根据引⽤找到具体对象的内存位置。会产⽣更多的IO，计算性能⽐基本类型差。

因此在开发中，如果需要做计算，尽量优先使⽤基本类型。

那么⼤家思考⼀个问题：Java为什么还要设计出包装类来使⽤？⽬的是什么？

为什么使⽤包装类

在Java开发中，特别是在企业中开发的时候处理业务逻辑的过程中，我们通常都要使⽤Object类型来进⾏数据的包装和存储，Object更具备通⽤的能⼒，更抽象，解决业务问题编程效率⾼。⽽基本类型的包装类，相当于将基本类型“包装起来”，使得它具有了对象的性质，并且为其添加了属性和⽅法，丰富了基本类型的操作。特别是：Java的泛型，我们的基本数据类型并不能和泛型配合使⽤，因此要想配合泛型使⽤也得保证类型可以转换为Object。

同样的我们今天要说的Integer就是int的包装类，除了提供int类型的字段进⾏存储外，还给我们提供了基本操作，⽐如数学运算、int和字符串之间的转换等，我们可以来看看：

 

 

 

 

 

 

我们可以看到Integer中的⽅法前⾯都有M，代表⼤部分⽅法是静态⽅法，可以直接使⽤，并且⾥⾯还有 很多的变量都是使⽤了final进⾏修饰：

 

 

变量⾥⾯的value即是⽤来存储我们的int值的，也就是被Integer包装的值，被private final修饰后，是⽆法被访问的且经过构造函数赋值后⽆法被改变：(其余的成员变量都是被static所修饰)

/**
The value of the {@code Integer}.
*
@serial
*/
private final int value;
/**
Constructs a newly allocated {@code Integer} object that
represents the specified {@code int} value.
*
* @param
*
*/
value
the value to be represented by the
{@code Integer} object.
public Integer(int value) {
this.value = value;
}

引⽤⽹上⼀位博主的解释：

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。

这⾥提到了auto-boxing/unboxing机制，没错这就是接下来我们要讲的 ⾃动装箱/⾃动拆箱 机制

⾃动装箱

平时我们写代码的过程中，⽐如定义⼀个变量i为10，我们⼀般会写： int i = 10;

那么我们也可以使⽤包装类： Integer i = 10; 或 Integer i = new Integer(10) 可以达到相同的效果;

这⾥ Integer i = 10; 即使⽤了「⾃动装箱」的机制，在Integer的内部实际是使⽤： Integer i = Integer.valueOf(10); 所以我们要来看看 valueOf这个⽅法到底是如何实现的：

/**
Returns an {@code Integer} instance representing the specified
{@code int} value. If a new {@code Integer} instance is not
required, this method should generally be used in preference to
the constructor {@link #Integer(int)}, as this method is likely
to yield significantly better space and time performance by
caching frequently requested values.
*
This method will always cache values in the range -128 to 127,
inclusive, and may cache other values outside of this range.
*
@param i an {@code int} value.
@return an {@code Integer} instance representing {@code i}.
@since 1.5
*/
public static Integer valueOf(int i) {
if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high) return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
return new Integer(i);
}

可以从⽂档注释中也能发现，该⽅法是JDK1.5引⼊的⼀个⽅法，并且返回的是⼀个Integer的实例，也就是通过该⽅法也能直接得到⼀个Integer对象，并且注释⽂档也说明了：如果不需要新的实例，通常应该优先使⽤此⽅法，⽽不是直接⾛构造函数，因此此⽅法可能通过频繁缓存产⽣明显更好的空间和时间性能，和要求的价值。This method will always cache values in the range -128 to 127, inclusive, and may cache other values outside of this range. 此⽅法将始终缓存-128到127（包括端点）范围内的值，并可以缓存此范围之外的其他值

缓存设计

valueOf ⽅法中 IntegerCache.low = -128； IntegerCache.high = 127 ; 也就是当我们传⼊的int 值 在-128~127之间这个范围时, 会返回: return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];

接下来我们⼀起看看 IntegerCache这个类是如何定义的：（注意看注释）

private static class IntegerCache { static final int low = -128;
static final int high;//初始化的时候没有直接赋值
static final Integer cache[];
static {
// high value may be configured by property
int h = 127;//附默认值为127，同时可以通过下⽅代码从配置⽂件中进⾏读取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.
}
}
high = h;//配置⽂件中有值，并且满⾜上⽅条件对⽐及可更改high值
cache = new Integer[(high - low) + 1];//初始化cache数组，并且⻓度为127+128+1=256
int j = low;//j=-128
for(int k = 0; k < cache.length; k++)
cache[k] = new Integer(j++);//创建-128~127对应的Integer对象，缓存在
数组中
//0的位置对应 -128 ----> 128的位置对应的值就是0
//1的位置对应 -127
//......
//10的位置对应 -118 -----> 138的位置对应的值就是10
// range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7) assert IntegerCache.high >= 127;
}
private IntegerCache() {}
}

上⽅for循环⾥⼤家看注释应该就能推演出公式：我们传⼊的i值如果符合-128~127范围，要想取出对应的缓存值那么应该在cache数组的 i + （-low）即：i+128，从索引为138的位置取出对应的值，就是10

为什么设计这个缓存？

实践发现，⼤部分数据操作都是集中在有限的、较⼩的数值范围。所以在Java 5 中增加了静态⼯⼚⽅法

valueOf()，在调⽤它的时候利⽤缓存机制，这样不⽤反复new 值相同的Integer对象，减少了内存占⽤。

⾃动拆箱

什么情况下Integer会⾃动拆箱呢，⽐如下⾯的代码：

Integer i = new Integer(10);
int j = 20;
System.out.print(i == j);

由于i是integer类型，j是基本类型，当两者需要进⾏⽐较的时候，i 就需要进⾏⾃动拆箱为int，然后进⾏⽐较；其中⾃动拆箱使⽤的是 intValue() ⽅法 。

看看源码，直接返回value值即可：

 

 

/**
Returns the value of this {@code Integer} as an
{@code int}.
*/
public int intValue() { return value;
}

从注释中可以发现其实该⽅法是来⾃Number类，⽽我们的Integer是继承⾄Number类，同时还实现了Comparable接⼝

public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer> {

 

 

Number 是⼀个抽象类，主要表示基本类型之间的转换。

好了，到这⼉就基本上把Integer相关的核⼼源码看完了，同时也能清晰的知道包装类，以及⾃动装箱和⾃动拆箱的使⽤以及原理。

⼆. 常⻅⾯试题

Integer和int的区别：

1、Integer是int的包装类，int则是java的⼀种基本数据类型 2、Integer变量必须实例化后才能使⽤，⽽int变量不需要 3、Integer实际是对象的引⽤，当new⼀个Integer时，实际上是⽣成⼀个指针指向此对象；⽽int则是直接存储数据值 4、Integer的默认值是null，int的默认值是0

常⻅问答：

问1：

public static void main(String[] args) { Integer a = 100;
Integer b = 100; System.out.println(a == b); Integer c = 200;
Integer d = 200; System.out.println(c == d);
}

现在我们再来看⽂章开头的时候这个问题，⼤家能说出答案了吗？ 答案： a==b 为true； c==d为false

原因分析：

Integer a = 100; 实际上会被翻译为： Integer a = ValueOf（100）; 从缓存中取出值为100的Integer对象；同时第⼆⾏代码：Integer b = 100; 也是从常量池中取出相同的缓存对象，因此a跟b是相等的，⽽c 和 d 因为赋的值为200，已经超过 IntegerCache.high 会直接创建新的Integer对象，因此两个对象相⽐较肯定不相等，两者在内存中的地址不同。

问2：

Integer a = 100; int b = 100;
System.out.println(a == b);
Integer a = new Integer(100); int b = 100; System.out.println(a == b);

答案为：ture，因为a会进⾏⾃动拆箱取出对应的int值进⾏⽐较，因此相等

问3：

Integer a = new Integer(100); Integer b = new Integer(100); System.out.println(a == b);

答案为：false，因为两个对象相⽐较，⽐较的是内存地址，因此肯定不相等

问4：

最后再来⼀道发散性问题，⼤家可以思考下输出的结果为多少：

public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException,
IllegalAccessException {
Class cache = Integer.class.getDeclaredClasses()[0]; Field myCache = cache.getDeclaredField("cache"); myCache.setAccessible(true);
Integer[] newCache = (Integer[]) myCache.get(cache);
newCache[132] = newCache[133];
int a = 2;
int b = a + a;
System.out.printf("%d + %d = %d", a, a, b);
}

答案为： 2 + 2 = 5. ⼤家可以下来⾃⼰好好思考下为什么会得到这个答案