为什么 Integer a = 100; 不创建新对象？从编译到运行的全流程拆解

🦊一句话总结

Integer a = 100; 的完整流程 ：
编译期 ：Java 编译器将自动装箱转换为 Integer.valueOf(100) 的字节码。
运行期 ：JVM 执行字节码，调用 Integer.valueOf → 检查缓存（-128~127）→ 返回缓存对象。
本质：JVM 对高频整数的内存优化，避免重复创建对象。

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详细流程拆解

2.1 编译期：语法糖展开

源码

Integer a = 100; // Java 语法糖

编译器行为

1、识别自动装箱：

• Integer 是包装类型，100 是 int 字面量 → 触发自动装箱（Autoboxing）。
• 根据 JLS 规范（JLS §5.1.7），必须使用 valueOf 方法。

2、生成字节码：

不生成 new Integer(100) ，而是直接生成 Integer.valueOf(100) 的调用。 如果直接通过 IDEA 查看class文件的源码，有可能看到的代码跟源码一样，反编译器（如 IDEA）会将字节码还原为 Integer a = 100;，但真实字节码是 valueOf 调用。

这里我们通过命令去查看字节码指令：

0: bipush        100          // 将 int 100 压入操作数栈
2: invokestatic  #7           // 调用 Integer.valueOf(int)（#7 是常量池索引）
5: astore_1                   // 将返回的 Integer 对象存入变量 a

优化：

• 若值超出 bipush 范围（>127），改用 sipush 指令。
• 若表达式是常量（如 Integer a = 100 + 28;），直接折叠为 Integer.valueOf(128)。

// java源码
Integer b = 100 + 28;
System.out.println(b);

// IDEA显示 class文件代码
Integer b = 128;
System.out.println(b);

// 字节码指令
sipush        128 // 2字节指令，压入 int 128（>127）
invokestatic  #7 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
astore_2

2.2 运行期：JVM 执行

1、字节码执行

1、bipush 100 ：将 int 值 100 压入操作数栈。

2、invokestatic Integer.valueOf：

• 调用 Integer.valueOf(int) 方法。

• 方法内部逻辑：

  public static Integer valueOf(int i) {
      if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high) {
          return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)]; // 返回缓存对象
      }
      return new Integer(i); // 超出范围则新建对象
  }

3、astore_1 ：将返回的 Integer 对象存入局部变量表 slot 1。

2、缓存检查

• 缓存范围 ：-128 ~ 127（默认上限，可通过 -XX:AutoBoxCacheMax=<size> 调整）。
• 命中缓存 ：100 在范围内 → 返回 IntegerCache.cache[228]（同一对象）。
• 未命中缓存 ：如 Integer a = 128 → 创建新对象。

3、缓存初始化

IntegerCache 在类加载时预初始化：

static {
  Integer[] cache = new Integer[127 - (-128) + 1]; // 256 个元素
  for (int i = 0; i < cache.length; i++) {
      cache[i] = new Integer(i - 128); // 预创建 -128 ~ 127 的对象
  }
}

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2.3 对比其他写法

写法	底层字节码	是否使用缓存
Integer a = 100;	bipush 100 + invokestatic valueOf	✅ 是
Integer a = new Integer(100);	new Integer + invokespecial <init>	❌ 否
Integer a = Integer.valueOf(100);	显式调用 valueOf（同自动装箱）	✅ 是
Integer a = Integer.parseInt("100");	返回 int + 自动装箱（同 valueOf）	✅ 是

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关键验证

3.1 缓存命中验证

Integer a = 100;
Integer b = 100;
System.out.println(a == b); // true（同一对象，来自缓存）

3.2 超出缓存验证

Integer c = 200;
Integer d = 200;
System.out.println(c == d); // false（不同对象）

3.3 字节码验证

javap -c Main.class

输出：

0: bipush        100
2: invokestatic  #7  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
5: astore_1

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性能优化与建议

优先用 int 替代 Integer：高频操作（如循环、计算）避免装箱开销。

比较 Integer 值时用 equals ：== 可能因缓存导致意外结果（如 200 == 200 为 false）。

调整缓存上限 ：若业务中大量使用 Integer（如 0 ~ 1000），可通过 -XX:AutoBoxCacheMax=1000 扩展缓存。