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1. Java ラッパー クラスのキャッシュ メカニズムとは何ですか?
Javaのラッパークラス(Wrapper Class)は、基本データ型をオブジェクトに変換するために存在します。Java では、各基本データ型に、Integer、Double などの対応するラッパー クラスがあります。
Java ラッパー クラスのキャッシュ メカニズムは、特定の状況下で、Java がパフォーマンスを向上させ、メモリ領域を節約するために、特定の範囲内のラッパー クラス オブジェクトをキャッシュすることを意味します。
2. Java ラッパー クラスのキャッシュ メカニズムが必要なのはなぜですか?
ラッパー クラスを使用すると、基本データ型にオブジェクト指向の特性を持たせることができ、コレクション クラスへの基本データ型の格納も容易になります。ただし、ラッパー クラスはオブジェクトであるため、基本データ型よりも多くのメモリ領域を消費します。
この問題を解決するために、Java はラッパー クラス キャッシュ メカニズムを導入しました。これは、ラッパー クラス オブジェクトを一定範囲内にキャッシュすることでオブジェクトを繰り返し作成するコストを削減し、それによってパフォーマンスを向上させ、メモリ領域を節約します。
3. Javaラッパークラスのキャッシュ機構の実装原理
Java ラッパー クラスのキャッシュ メカニズムは、静的メンバー変数を通じて実装されます。Integer、Long、Short、Byte、Character の 5 つのパッケージング クラスでは、一般的に使用される値をキャッシュするために静的配列cache[] が定義されています。
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整数クラス: -128 から 127 までの整数がデフォルトでキャッシュされます。 -
Long クラス: -128 から 127 までの Long 整数はデフォルトでキャッシュされます。 -
Short クラス: -128 ～ 127 の Short 整数はデフォルトでキャッシュされます。 -
バイト クラス: -128 ～ 127 のバイトがデフォルトでキャッシュされます。 -
文字クラス: 0 ～ 127 の文字がデフォルトでキャッシュされます。
当使用 valueOf()方法创建包装类对象时，会先检查该值是否在缓存范围内。如果是，则直接返回缓存中的对象；否则，创建一个新的对象并放入缓存中。
4. Java 包装类缓存机制的使用示例
Integer a = Integer.valueOf(100); // 缓存中不存在，创建新对象
Integer b = Integer.valueOf(100); // 缓存中存在，直接返回缓存对象
System.out.println(a == b); // 输出true，表示a和b引用同一个对象
上述示例中，通过调用Integer.valueOf()方法创建两个 Integer 对象。由于 100 在缓存范围内，第二次创建时直接返回了缓存中的对象，所以 a 和 b 引用同一个对象，输出结果为 true。
5. Java 包装类缓存机制的优点
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提高性能：避免重复创建相同数值的包装类对象，减少了内存开销和垃圾回收的压力。 -
节省内存空间：对于常用的数值，在缓存范围内的包装类对象可以被多个引用共享，减少了内存占用。
6. Java 包装类缓存机制的缺点
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缓存范围有限：只有在特定范围内的数值才会被缓存，超出范围仍然会创建新对象。 -
自动装箱和拆箱的性能损耗：自动装箱和拆箱操作可能导致频繁的包装类对象创建和销毁，影响性能。
7. Java 包装类缓存机制的使用注意事项
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不要依赖包装类缓存机制进行比较：由于缓存机制的存在，相同数值的包装类对象并不一定引用同一个对象。因此，在比较两个包装类对象时，应该使用 equals()方法而不是"=="运算符。 -
超出缓存范围时需要额外注意：当数值超出缓存范围时，每次调用 valueOf()方法都会创建新的对象，这可能会导致意想不到的结果。
8. 总结
Java 包装类缓存机制通过缓存常用的包装类对象，提高了性能和节省了内存空间。它的实现原理是通过静态数组来缓存对象，并在创建对象时先检查是否在缓存范围内。尽管具有一定的局限性和性能损耗，但在合适的场景下，包装类缓存机制仍然是一个有用的优化手段。
参考资料
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[2]面试题手册: https://store.amazingmemo.com/chapterDetail/1685324709017001
[3]系列文章地址: https://blog.zysicyj.top/categories/技术文章/后端技术/系列文章/面试题精讲/
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