面试题系列第3篇：Integer等号判断的内幕，你可能不知道？
《Java面试题系列》：对面试题中经典内容进行深入挖掘，分析源码、汇总原理，形成公众号系列文章，面试与否均可提升技能。欢迎大家持续关注【程序新视界】。本篇为系列第3篇。
面试过程中关于Integer的比较“==”的问题内容层出不穷，但无论怎么变化，只要了解了其中的底层原理，马上就可以得出答案，再也不用死记硬背考题了。
《阿里巴巴Java开发手册》中有这样一项强制要求：
“所有整形包装类对象之间值的比较，全部使用equals方法比较。说明：对于Integer var= ？在-128到127范围内的赋值，Integer对象在IntegerCache.cache产生，会复用已有对象，这个区间的Integer值可以直接使用==进行判断，但是这个区间之外的所有数据都会在堆上产生，并不会复用已有对象，这是一个大坑，推荐使用equals方法进行判断。”
其实，如果将上面一段话背下来，那么你基本上已经可以答对百分之五十（跟猜的概率差不多）的面试题了。但如果想了解深层原理和剩下的百分之五十的问题，就咱们就继续往下看。
面试题
先来看一道常见的面试题，对照上面的结论，看看能够答对几项。下面代码中打印结果为true的有几项？
@Test
public void test2() {
Integer i1 = 64;
int i2 = 64;
Integer i3 = Integer.valueOf(64);
Integer i4 = new Integer(64);
Integer i5 = 256;
Integer i6 = Integer.valueOf(256);
System.out.println("A：" + (i1 == i2));
System.out.println("B：" + (i1 == i3));
System.out.println("C：" + (i3 == i4));
System.out.println("D：" + (i2 == i4));
System.out.println("E：" + (i3.equals(i4)));
System.out.println("F：" + (i5 == i6));
}
执行上面的程序，打印结果为：
A：true
B：true
C：false
D：true
E：true
F：false
只有C和F项打印为false。你是否疑惑为什么i1等于i2，i1等于i3，i2等于i4，都为true，那么根据等号的传递性，i3应该等于i4啊？
为什么i1和i3相等，但i5和i6却不相等呢？
先保留疑问。下面，我们从int及Integer在JVM中的存储结构来进行分析。掌握了底层存储结构，你会发现无论题面如何变化，都万变不离其宗。
变量在JVM中的存储
在彻底弄清楚上问题之前，我们先来了解一下基础类型变量、引用类型变量在JVM中的存储。
通常变量分为局部变量和全局（成员）变量。局部变量是声明在方法内的变量；全局变量是声明在类中的成员变量。
基础类型的变量和值在分配的时候是在一起的，都在方法区或栈内存或堆内存。而引用类型的变量和值不一定在一起。
局部变量存储在方法栈中
当方法被调用时，Java虚拟机都同步创建一个栈帧，局部变量便存储在其中。当方法结束虚拟机会释放方法栈，其中声明的变量随着栈帧的销毁而结束。因此，局部变量只能在方法中有效。
此过程中，基础类型和引用类型的存储有所区别：
（1）基本类型：变量和对应的值存放在JAVA虚拟机的栈中；
（2）引用类型：变量存储在栈中，是一个内存地址，该地址值指向堆中的对象。
栈属于线程私有的空间，局部变量的生命周期和作用域一般都很短，为了提高gc效率，所以没必要放在堆里面。
全局变量存储在堆中
全局变量存放在堆中，不会随着方法结束而销毁。同样在类中声明的变量也是分为基本类型和引用类型。
（1）基本类型：变量名和值存放在堆内存中。
（2）引用类型：变量是一个引用地址，该地址指向所引用的对象。此时，变量和对象都在堆中。
举个简单的例子，如下代码：
public class Person {
int age = 10;
String name = "Tom";
}
对应的age和name的存储结构如下图：
结合上面的理论，我们通过一段代码来分析一下各种类型所存储的位置。
public class DemoTest {
int y; // 变量和值均在堆上
public static void main(String[] args) {
int x = 1; // 变量和值分配在栈上
String name = new String("cat"); // 数据在堆上，name变量的指针在栈上
String address = "北京"; // 数据在常量池，属于堆空间，指针在栈上
Integer price = 4; // 包装类型为引用类型，编译时会自动装拆箱，数据在堆上，指针在栈
}
}
基础类型的栈内存储
通过上面的实例，基本了解了不同类型的值的内存分配情况。下面我们重点讨论局部变量。
下面先来看看在同一栈帧中，针对int类型的处理模式。
int a = 3;
int b = 3；
上述代码中a和b均为局部变量。假设编译器先处理int a=3，此时会在栈中创建a的引用变量，然后查找栈中是否存在3这个值，如果没有就将3存放进来，然后将a指向3。
接着处理int b=3，创建完b的引用变量后，同样进行查找。因为在栈中已经有3这个值，便将b直接指向3。
此时，a与b同时指向3这个值，自然是相等的。
关于基础类型与引用类型的底层比较，可稍微延伸一下：对于“==”操作符号，JVM会根据其两边相互比较的操作数的类型，在编译时生成不同的指令：
（1）对于boolean，byte、short、int、long这种整形操作数会生成if_icmpne指令。该指令用于比较整形数值是否相等。
（2）如果操作数是对象的话，编译器则会生成if_acmpne指令，与if_icmpne相比将i(int)改成了a(object reference)。
回归正题
学习了上面的底层理论知识，我们基本上可以得出如下结论：（1）两个int类型比较，直接使用双等号即可；（2）int的包装类Integer对象比较时，使用equals进行比较即可。
但上面的结果只能说E项目是正确的。其比较项还涉及到整形的装箱拆箱操作、Integer的缓存。我们下面逐一分析。
不同创建形式的比较
先看Integer的初始化，根据Integer的内部实现，创建Integer有三种，分别是：
Integer a = new Integer(1); //创建新的类
Integer b = Integer.valueOf(2);
Integer c = 3; //自动包装，会调用valueOf方法
其中直接赋值底层会调用valueOf方法进行操作的，因此这两种操作效果是一样的。
因为通过new和valueOf创建的是完全两个对象，那么针对题目中的C项，直接比较两个对象的引用肯定是不相等的，因此结果为false。但B项为什么为true呢？后面我们会讲到。
比较中的拆箱
在题目中，我们发现A、D都为true，而且它们的比较格式都是基础类型与包装类型的对比。
针对这种形式的对比，包装类型会进行自动拆箱，变成基础类型（int）。很显然，结果是相等的。
Integer的缓存
为什么i1和i3相等，但i5和i6却不相等呢？对应题目中的B和G项。这里就涉及到Integer的缓存机制。
我们上面已经知道，Integer直接赋值和valueOf是等效的，那先看一下valueOf及相关的方法。
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() {}
}
valueOf方法判断数字是否大于low（-128）并且小于high（127），如果满足条件，则直接从IntegerCache中返回对应数字。
IntegerCache用于存储一些常用的数，防止重复创建，在Integer类装入内存时通过静态代码进行初始化。
所以只要是用valueOf或者Integer直接赋值的方式创建的对象，其值小于127且大于-128的，无论对其进行==比较还是equals 比较，都是true。
上面的源码及原理也解释了阿里Java开发手册中所说明的原因。
为什么equals可以规避问题
对于不满足-128到127范围的数，无论通过什么方式创建，都会创建一个新的对象，只能通过equals进行比较。接下来我们再看看equals方法。
public boolean equals(Object obj) {
if (obj instanceof Integer) {
return value == ((Integer)obj).intValue();
}
return false;
}
equals实现比较简单，先比较类型是否一致，如果不一致，直接返回false；否则，再比较两者的值，相同则返回true。
小结
关于Integer的比较核心点有以下三点：引用对象的存储结构、Integer的缓存机制、自动装箱与拆箱。
Integer在==运算时，总结一下：
（1）如果==两端有一个是基础类型(int)，则会发生自动拆箱操作，这时比较的是值。
（2）如果==两端都是包装类型(Integer)，则不会自动拆箱，首先会面临缓存问题，即便在缓存范围内的数据还会再次面临创建方式的问题，因此强烈建议使用equals方法进行比较。
如果觉得文章写的还不错，就关注一下。下篇文章，我们来讲讲equals和hashcode方法的重写底层逻辑。
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