值类型和引用类型

  首先简单回顾一下Java的值类型和引用数据类型：详情请看我的这篇博客
值类型：Java的八种基本数据类型boolean、long、int、short、byte、float、double、char都是值类型，对于值类型变量是直接在内存栈中分配的，栈空间直接存储了它们的值，比如下面的int型变量a和b。
引用类型：Java引用类型继承于Object类，像八种基本数据类型的包装类，以及我们自定义的类都属于引用类型。对于&引用类型变量的空间分配需要使用到栈和堆，首先在栈中分配“引用”，然后在堆中存储对象本身的值。
  我们知道Java中的"=="是直接比较内存地址的。因此，对于下面的代码，我们很容易知道a == b，i1 == i2分别为true，false。然而i3 == i4却返回了true，这是为什么呢？这其实是Java的缓存机制。

		int a = 1;
        int b = 1;
        Integer i1 = 128;
        Integer i2 = 128;
        Integer i3 = 127;
        Integer i4 = 127;
        System.out.println(a == b);
        System.out.println(i1 == i2);
        System.out.println(i3 == i4);

缓存机制

Integer类

  Java为了使得八种基本数据类型具有面向对象的性质，增添了其相应的包装类。而装箱、拆箱则是为了方便它们之间的互相转化，jdk1.5后，编译器实现了自动装箱和拆箱。
装箱：基本类型封装为包装类型。自动装箱（通过valueOf方法实现），比如Integer i1 = 128;
拆箱：包装类型简化为基本类型。自动拆箱（通过xxvalue方法实现），比如int a = new Integer(100);

  从jdk1.5开始，Java为了节省内存，提高性能，为Integer等包装类（除了Float和Double两种浮点类型）增加了缓存机制。即当变量的值在一定范围时，变量将会共用一个对象。除了Integer类，其他所有整数类型的类都有类似的缓冲机制。下面是类的缓存范围：
Integer： $-128$−128~ $127$127
Byte： $-128$−128~ $127$127
Short： $-128$−128~ $127$127
Long： $-128$−128~ $127$127
Character： $0$0~ $127$127，即常用的ASCii码
  再回到上面，i3和i4为127，均在缓存范围里面，因此，对于i3和i4，此时他们均指向堆内存中的同一个Integer对象实例，因此返回true。
  但这种缓存机制只适用于自动装箱，比如i5是new生成的对象，此时缓存机制不起作用，i3==i5返回了false。

		Integer i3 = 127;
        Integer i4 = 127;
        Integer i5 = new Integer(127);

再来看一下缓存机制是如何实现的，以及为什么只有在自动装箱时才起作用？

缓存机制实现

  当编译器检测到需要将基本数据类型转换成包装类型时，自动调用valueOf方法进行自动装箱。可以看到在Integer中的valueOf方法中，如果值处在缓存范围（IntegerCache.low~IntegerCache.high）时，则直接返回内部类IntegerCache中静态成员cache数组中的Integer对象，否则返回new生成的对象，这也是为什么缓存机制只在自动装箱时才起作用。

    public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }

  接下来看一下Integer的内部类IntegerCache的代码，相当于一个工具类。可以看到缓存下界low为-128，上界high可以通过设置虚拟机相关参数来改变(但最小为127)，然后根据上下界声明并且初始化了一个Integer数组cache，在valueOf方法中以直接返回此cache中的Integer对象。

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() {}
    }

对于其他包装类也有类似的缓存内部类，比如CharacterCache、LongCache等，在此就不再赘述了。