Java 之神奇的 1+1+1+1+1 = 1

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    2. 可供參考、分享及測試

下面是某程式的一部分，表達的只是 5 個 1 相加，結果卻會是 1。

Integer a = 1;
Integer b = new Integer(1);
Integer c = Integer.valueOf(1);
Integer d = Integer.parseInt("1");
Integer e = Long.valueOf(1).intValue();

System.out.println("a : " + a);
System.out.println("b : " + b);
System.out.println("c : " + c);
System.out.println("d : " + d);
System.out.println("e : " + e);

System.out.println("a+b+c+d+e : " + (a+b+c+d+e)); // output 'a+b+c+d+e : 1'

在看解答前不仿先嘗試猜猜看原因為何。

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完整程式碼 如下：

package sample.puzzler;

import java.lang.reflect.Field;

/**
 * Created by Cookie on 15/10/29.
 */
public class JavaPuzzler {

    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, NoSuchFieldException {

        Integer one = 1;

        Field field = Integer.class.getDeclaredField("value");
        field.setAccessible(true);
        field.setInt(one, 0);

        Integer a = 1;
        Integer b = new Integer(1);
        Integer c = Integer.valueOf(1);
        Integer d = Integer.parseInt("1");
        Integer e = Long.valueOf(1).intValue();

        System.out.println("a : " + a);
        System.out.println("b : " + b);
        System.out.println("c : " + c);
        System.out.println("d : " + d);
        System.out.println("e : " + e);

        System.out.println("a+b+c+d+e : " + (a+b+c+d+e));

    }
}

Console Output

a : 0
b : 1
c : 0
d : 0
e : 0
a+b+c+d+e : 1

在程式後半段宣告 a ~ e 並執行 a+b+c+d+e 應該為 5，可執行結果卻為 1，究竟是什麼原因會造成這樣的結果呢？

程式解讀

Field field = Integer.class.getDeclaredField("value");

這是利用 Java 反射機制來取得 Integer 中名叫 value 的欄位。

field.setAccessible(true);
field.setInt(one, 0);

再來的兩行，分別是將存取權限改成 true，之後將整數 0 放入 one 這個物件的 value 欄位之中。

// 宣告 a ~ e
Integer a = 1;
Integer b = new Integer(1);
Integer c = Integer.valueOf(1);
Integer d = Integer.parseInt("1");
Integer e = Long.valueOf(1).intValue();

// 輸出每一個變數的數值
System.out.println("a : " + a);
System.out.println("b : " + b);
System.out.println("c : " + c);
System.out.println("d : " + d);
System.out.println("e : " + e);

// 計算 a+b+c+d+e 然後輸出到畫面
System.out.println("a+b+c+d+e : " + (a+b+c+d+e));

後面幾行如一開始所說的是宣告 a ~ e 的變數，之後做輸出及加總後輸出。

認識 IntegerCache

IntegerCache 是 Integer 物件中的一個 Inner Class。如其名是用來存放 Integer 的 Cache 以達到加速的效果，IntegerCache 程式碼 內容如下：

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() {}
}

觀察 Integer.valueOf()

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);
}

結論

在實作 Integer 的工程師，為了提高 Integer 物件的效能，定義了一段 Cache 的規則，大致上內容為如果所宣告的數值 -128 ~ 127 之間，將直接從 integerCache 中直接取得相對應的物件。

Example：

Integer one = 1;
Integer a = 1;
Integer c = Integer.valueOf(1);

上列三個參考皆會指向到相同的 Integer 物件並不會不同，除非是自行宣告為 new Integer(1)，否則是不會產生新物件的。所以當使用field.setInt(one, 0);將 one 所指向的物件進行修改。由於 a 和 c 也指在相同物件上自然也就會被修改到。