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實(shí)參形參
前些天看到朋友圈分享了一片文章《Java函數(shù)的傳參機(jī)制——你真的了解嗎犹赖？》
有些觸發(fā)，之前也研究過(guò)Java的Integer卷仑，所以寫下本文峻村，希望對(duì)你有所幫助。
交換
首先來(lái)看一個(gè)示例锡凝。
請(qǐng)用Java完成swap函數(shù)粘昨，交換兩個(gè)整數(shù)類型的值。
public static void test() throws Exception {
Integer a = 1, b = 2;
swap(a, b);
System.out.println("a=" + a + ", b=" + b);
}
static void swap(Integer a, Integer b){
// 需要實(shí)現(xiàn)的部分
}
第一次
如果你不了解Java對(duì)象在內(nèi)存中的分配方式，以及方法傳遞參數(shù)的形式张肾，你有可能會(huì)寫出以下代碼芭析。
public static void swapOne(Integer a, Integer b) throws Exception {
Integer aTempValue = a;
a = b;
b = aTempValue;
}
運(yùn)行的結(jié)果顯示a和b兩個(gè)值并沒(méi)有交換。
那么讓我們來(lái)看一下上述程序運(yùn)行時(shí)吞瞪，Java對(duì)象在內(nèi)存中的分配方式:
由此可以看到馁启，在兩個(gè)方法的局部變量表中分別持有的是對(duì)a、b兩個(gè)對(duì)象實(shí)際數(shù)據(jù)地址的引用芍秆。
上面實(shí)現(xiàn)的swap函數(shù)惯疙，僅僅交換了swap函數(shù)里局部變量a和局部變量b的引用，并沒(méi)有交換JVM堆中的實(shí)際數(shù)據(jù)妖啥。
所以main函數(shù)中的a霉颠、b引用的數(shù)據(jù)沒(méi)有發(fā)生交換，所以main函數(shù)中局部變量的a荆虱、b并不會(huì)發(fā)生變化蒿偎。
那么要交換main函數(shù)中的數(shù)據(jù)要如何操作呢？
第二次
根據(jù)上面的實(shí)踐克伊，可以考慮交換a和b在JVM堆上的數(shù)據(jù)值酥郭？
簡(jiǎn)單了解一下Integer這個(gè)對(duì)象，它里面只有一個(gè)對(duì)象級(jí)int類型的value用以表示該對(duì)象的值愿吹。
所以我們使用反射來(lái)修改該值不从，代碼如下：
public static void swapTwo(Integer a1, Integer b1) throws Exception {
Field valueField = Integer.class.getDeclaredField("value");
valueField.setAccessible(true);
int tempAValue = valueField.getInt(a1);
valueField.setInt(a1, b1.intValue());
valueField.setInt(b1, tempAValue);
}
運(yùn)行結(jié)果，符合預(yù)期犁跪。
驚喜
上面的程序運(yùn)行成后椿息，如果我在聲明一個(gè)Integer c = 1, d = 2;會(huì)有什么結(jié)果
示例程序如下：
public static void swapTwo(Integer a1, Integer b1) throws Exception {
Field valueField = Integer.class.getDeclaredField("value");
valueField.setAccessible(true);
int tempAValue = valueField.getInt(a1);
valueField.setInt(a1, b1.intValue());
valueField.setInt(b1, tempAValue);
}
public static void testThree() throws Exception {
Integer a = 1, b = 2;
swapTwo(a, b);
System.out.println("a=" + a + "; b=" + b);
Integer c = 1, d = 2;
System.out.println("c=" + c + "; d=" + d);
}
輸出的結(jié)果如下：
a=2; b=1
c=2; d=1
驚喜不驚喜！意外不意外坷衍！刺激不刺激寝优！
深入
究竟發(fā)生了什么？讓我們來(lái)看一下反編譯后的代碼：
作者使用IDE工具枫耳，直接反編譯了這個(gè).class文件
public static void testThree() throws Exception {
Integer a = Integer.valueOf(1);
Integer b = Integer.valueOf(2);
swapTwo(a, b);
System.out.println("a=" + a + "; b=" + b);
Integer c = Integer.valueOf(1);
Integer d = Integer.valueOf(2);
System.out.println("c=" + c + "; d=" + d);
}
在Java對(duì)原始類型int自動(dòng)裝箱到Integer類型的過(guò)程中使用了Integer.valueOf(int)這個(gè)方法了乏矾。
肯定是這個(gè)方法在內(nèi)部封裝了一些操作，使得我們修改了Integer.value后迁杨，產(chǎn)生了全局影響钻心。
所有這涉及該部分的代碼一次性粘完（PS：不拖拉的作者是個(gè)好碼農(nóng)）：
public class Integer{
/**
* @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);
}
private static class IntegerCache {
static final int low = -128;
static final int high;
static final Integer cache[];
static {
// high value may be configured by property
int h = 127;
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;
cache = new Integer[(high - low) + 1];
int j = low;
for(int k = 0; k < cache.length; k++)
cache[k] = new Integer(j++);
// range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
assert IntegerCache.high >= 127;
}
private IntegerCache() {}
}
}
如上所示Integer內(nèi)部有一個(gè)私有靜態(tài)類IntegerCache，該類靜態(tài)初始化了一個(gè)包含了Integer.IntegerCache.low到java.lang.Integer.IntegerCache.high的Integer數(shù)組铅协。
其中java.lang.Integer.IntegerCache.high的取值范圍在[127~Integer.MAX_VALUE - (-low) -1]之間捷沸。
在該區(qū)間內(nèi)所有的Integer.valueOf(int)函數(shù)返回的對(duì)象，是根據(jù)int值計(jì)算的偏移量狐史，從數(shù)組Integer.IntegerCache.cache中獲取痒给，對(duì)象是同一個(gè)说墨，不會(huì)新建對(duì)象。
所以當(dāng)我們修改了Integer.valueOf(1)的value后苍柏，所有Integer.IntegerCache.cache[ 1 - IntegerCache.low ]的返回值都會(huì)變更尼斧。
我相信你們的智商應(yīng)該理解了，如果不理解請(qǐng)?jiān)谠u(píng)論區(qū)call 10086序仙。
好了突颊，那么不在[IntegerCache.low~IntegerCache.high)的部分呢？
很顯然潘悼，它們是幸運(yùn)的，沒(méi)有被IntegerCache緩存到爬橡，法外之民治唤，每次它們的到來(lái)，都會(huì)new一邊糙申，在JVM上分配一塊土（內(nèi)）地（存）宾添。
遐想
如果我把轉(zhuǎn)換的參數(shù)換成類型換成int呢？
public static void testOne() throws Exception {
int a = 1, b = 2;
swapOne(a, b);
System.out.println("a=" + a + ", b=" + b);
}
static void swapOne(int a, int b){
// 需要實(shí)現(xiàn)的部分
}
以作者目前的功力柜裸，無(wú)解缕陕。高手可以公眾號(hào)留言，萬(wàn)分感謝疙挺！
至此swap部分已經(jīng)講完了扛邑。
1 + 1
首先讓我們來(lái)看一下代碼：
public static void testOne() {
int one = 1;
int two = one + one;
System.out.printf("Two=%d", two);
}
請(qǐng)問(wèn)輸出是什么？
如果你肯定的說(shuō)是2铐然，那么你上面是白學(xué)了蔬崩，請(qǐng)直接撥打95169。
我可以肯定的告訴你搀暑，它可以是[Integer.MIN_VALUE~Integer.MAX_VALUE]區(qū)間的任意一個(gè)值沥阳。
驚喜不驚喜！意外不意外自点！刺激不刺激桐罕！
讓我們?cè)贁]（捋）一（一）串（遍）燒（代）烤（碼）。
作者使用IDE工具桂敛，直接反編譯了這個(gè).class文件
public static void testOne() {
int one = 1;
int two = one + one;
System.out.printf("Two=%d", two);
}
這里的變量two竟然沒(méi)有調(diào)用Integer.valueOf(int)功炮，跟想象的不太一樣，我懷疑這是IDE的鍋埠啃。
所以果斷查看編譯后的字節(jié)碼死宣。以下為摘錄的部分字節(jié)碼：
LDC "Two=%d"
ICONST_1
ANEWARRAY java/lang/Object
DUP
ICONST_0
ILOAD 2
INVOKESTATIC java/lang/Integer.valueOf (I)Ljava/lang/Integer;
AASTORE
INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.printf (Ljava/lang/String;[Ljava/lang/Object;)Ljava/io/PrintStream;
POP
可以看出確實(shí)是IDE的鍋，這里不僅調(diào)用了一次Integer.valueOf(int)碴开，而且還創(chuàng)建一個(gè)Object的數(shù)組毅该。
完整的Java代碼應(yīng)該是如下所示：
public static void testOne() {
int one = 1;
int two = one + one;
Object[] params = { Integer.valueOf(two) };
System.out.printf("Two=%d", params);
}
所以只要在方法調(diào)用前修改Integer.IntegerCache.cache[2+128]的值就可以了博秫，所以在類的靜態(tài)初始化部分加些代碼。
public class OnePlusOne {
static {
try {
Class<?> cacheClazz = Class.forName("java.lang.Integer$IntegerCache");
Field cacheField = cacheClazz.getDeclaredField("cache");
cacheField.setAccessible(true);
Integer[] cache = (Integer[]) cacheField.get(null);
//這里修改為 1 + 1 = 3
cache[2 + 128] = new Integer(3);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void testOne() {
int one = 1;
int two = one + one;
System.out.printf("Two=%d", two);
}
}
two == 2 眶掌？
在修改完Integer.IntegerCache.cache[2 + 128]的值后挡育，變量two還等于2么？
public static void testTwo() {
int one = 1;
int two = one + one;
System.out.println(two == 2);
System.out.println(Integer.valueOf(two) == 2);
}
上述代碼輸出如下
true
false
因?yàn)?code>two == 2不涉及到Integer裝箱的轉(zhuǎn)換朴爬，還是原始類型的比較即寒，所以原始類型的2永遠(yuǎn)等于2。
Integer.valueOf(two)==2的真實(shí)形式是Integer.valueOf(two).intValue == 2召噩，即3==2母赵，所以是false。
這里可以看到如果拿一個(gè)值為null的Integer變量和一個(gè)int變量用雙等號(hào)比較具滴，會(huì)拋出NullPointException凹嘲。
這里的方法如果換成System.out.println("Two=" + two)的形式會(huì)有怎樣的輸出？你可以嘗試一下构韵。
后記
XCache
| 類 | 是否有Cache | 最小值 | 最大值 |
|---|---|---|---|
| Boolean | 無(wú) | -- | -- |
| Byte | ByteCache | -128 | 127(固定) |
| Short | ShortCache | -128 | 127(固定) |
| Character | CharacterCache | 0 | 127(固定) |
| Integer | IntegerCache | -128 | java.lang.Integer.IntegerCache.high |
| Long | LongCache | -128 | 127(固定) |
| Float | 無(wú) | -- | -- |
| Double | 無(wú) | -- | -- |
java.lang.Integer.IntegerCache.high
看了IntegerCache類獲取high的方法sun.misc.VM.getSavedProperty周蹭，可能大家會(huì)有以下疑問(wèn)，我們不拖沓疲恢，采用一個(gè)問(wèn)題一解答的方式凶朗。
1. 這個(gè)值如何如何傳遞到JVM中？
和系統(tǒng)屬性一樣在JVM啟動(dòng)時(shí)显拳，通過(guò)設(shè)置-Djava.lang.Integer.IntegerCache.high=xxx傳遞進(jìn)來(lái)棚愤。
2. 這個(gè)方法和System.getProperty有什么區(qū)別？
為了將JVM系統(tǒng)所需要的參數(shù)和用戶使用的參數(shù)區(qū)別開萎攒，
java.lang.System.initializeSystemClass在啟動(dòng)時(shí)遇八，會(huì)將啟動(dòng)參數(shù)保存在兩個(gè)地方：
2.1 sun.misc.VM.savedProps中保存全部JVM接收的系統(tǒng)參數(shù)。
JVM會(huì)在啟動(dòng)時(shí)耍休，調(diào)用java.lang.System.initializeSystemClass方法刃永，初始化該屬性。
同時(shí)也會(huì)調(diào)用sun.misc.VM.saveAndRemoveProperties方法羊精，從java.lang.System.props中刪除以下屬性：
- sun.nio.MaxDirectMemorySize
- sun.nio.PageAlignDirectMemory
- sun.lang.ClassLoader.allowArraySyntax
- java.lang.Integer.IntegerCache.high
- sun.zip.disableMemoryMapping
- sun.java.launcher.diag
以上羅列的屬性都是JVM啟動(dòng)需要設(shè)置的系統(tǒng)參數(shù)斯够，所以為了安全考慮和隔離角度考慮，將其從用戶可訪問(wèn)的System.props分開喧锦。
2.2 java.lang.System.props中保存除了以下JVM啟動(dòng)需要的參數(shù)外的其他參數(shù)读规。
- sun.nio.MaxDirectMemorySize
- sun.nio.PageAlignDirectMemory
- sun.lang.ClassLoader.allowArraySyntax
- java.lang.Integer.IntegerCache.high
- sun.zip.disableMemoryMapping
- sun.java.launcher.diag
PS：作者使用的JDK 1.8.0_91
Java 9的IntegerCache
幻想一下，如果以上淘氣的玩法出現(xiàn)在第三方的依賴包中燃少，絕對(duì)有一批程序員會(huì)瘋掉（請(qǐng)不要嘗試這么惡劣的玩法束亏，后果很嚴(yán)重）。
慶幸的是Java 9對(duì)此進(jìn)行了限制阵具“椋可以在相應(yīng)的module中編寫module-info.java文件定铜，限制了使用反射來(lái)訪問(wèn)成員等，按照需要聲明后怕敬，代碼只能訪問(wèn)字段揣炕、方法和其他用反射能訪問(wèn)的信息，只有當(dāng)類在相同的模塊中东跪，或者模塊打開了包用于反射方式訪問(wèn)畸陡。詳細(xì)內(nèi)容可參考一下文章：
在 Java 9 里對(duì) IntegerCache 進(jìn)行修改？
感謝Lydia和飛鳥的寶貴建議和辛苦校對(duì)虽填。
