深入理解数值包装类型

四阿哥胤禛 2019-03-25

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首先，我们来看一个例子，我们有 a, b两个Integer，希望实现两个值交换，预期结果第一次输出 a:1, b:2 , 第二次输出 a:2, b:1 。

public class App {
    public static void main( String[] args ) {
        Integer a = 1;
        Integer b = 2;
        
        System.out.println("a: " + a + ", b: "+b);
        swap(a, b);
        System.out.println("a: " + a + ", b: "+b);
    }
    
  private static void swap(Integer a, Integer b) {
    try {
      int temp = a;
      Field field = Integer.class.getDeclaredField("value");
      field.setAccessible(true);
      field.set(a, b);
      field.set(b, temp);
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

大家觉得上面的逻辑正确吗？我们不妨来运行一下

当我们运行这个main方法时，我们会发现实际上第二次输出结果是 a:2, b:2 。

小伙伴们惊呆了，为什么呢？底层到底做了什么，导致只交换了一个值呢？

我们一步一步分析

Integer a = 1;
Integer b = 2;

上面两步, Java对数值 1， 2做了装箱操作，Integer.valueOf(xxx)，然后分别赋值给a, b。那么装箱操作到底做了什么呢？

我们来分析一下源码

public static Integer valueOf(int i) {
   assert IntegerCache.high >= 127;
   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) {
      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);
    }
    high = h;


    cache = new Integer[(high - low) + 1];
    int j = low;
    for(int k = 0; k < cache.length; k++)
      cache[k] = new Integer(j++);
    }


     private IntegerCache() {}
}

从源码中不难看出，Integer缓存了 [-128, 127]，并将区间的数值包装成了Integer ，当数值在这个区间时，根据数值计算索引值，然后直接从IntergerCache缓存中取, 若超过这个区间，则new一个Integer对象。

了解完装箱操作的具体实现，接下来我们继续分析我们的代码

Field field = Integer.class.getDeclaredField("value");
field.set(a, b);

这里，field.set(Object obj, Object value)，通过反射将b赋值给a, 而b是 Integer.valueOf(2), a是Integer.valueOf(1),也就是将IntegerCache中下标130的值赋给下标129。此时IntegerCache 129、130对应的值如下图

field.set(b, temp);

这段代码将temp赋值给b, temp值是 1， b值是2，执行filed.set(Object obj, Object value)方法时，第一步将数值类型进行装箱操作，temp变成了Integer.valueOf(1)，下标129对应的值， b变成 Integer.valueOf(2) ，下标130对应的值，然后将temp的值赋给b; 我们通过上图可以看出两者的值都是2，所以我们代码执行后，a和b的值都变成了2；

那么了解了原理之后，是否有办法通过反射交换过来呢？

Field提供了一个setInt(Object obj, int value)方法，可以实现。功能是实现了，但是有没有问题呢？

我们来看一下下面修正后的代码，再加两行代码，看输出的结果是什么

public class App {
    public static void main( String[] args ) {
        Integer a = 1;
        Integer b = 2;
        
        System.out.println("a: " + a + ", b: "+b);
        swap(a, b);
        System.out.println("a: " + a + ", b: "+b);
        
        Integer c = 1;
        System.out.println("c: " + c);
    }
    
  private static void swap(Integer a, Integer b) {
    try {
      int temp = a;
      Field field = Integer.class.getDeclaredField("value");
      field.setAccessible(true);
      field.set(a, b);
      field.setInt(b, temp);
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

上面的代码执行结果，第一行 a:1, b:2 ; 第二行 a:2, b:1 ; 第三行 c:2

我们发现 c 的值变了，根据之前讲的，我们知道 c 经过包装后，值是IntegerCache下标为129对应的值，IntegerCache经过swap修改后，下标129对应的值修改成了 2，下标130对应的值修改成了 1，导致 c 的值输出为2。因此，通过反射来实现数值类型的值交换是有问题的。

数据库

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