Java 9中如何对IntegerCache进行修改详解

在开始本文的正文之前，我们下面来看看下面这段代码：

Java中Integer类的IntegerCache的作用

包名：java.lang

文件名：Integer.java

方法名：IntegerCache

方法的代码如下：

private static class IntegerCache { 
static final int high; 
static final Integer cache[]; 

static { 
final int low = -128; 

// high value may be configured by property 
int h = 127; 
if (integerCacheHighPropValue != null) { 
// Use Long.decode here to avoid invoking methods that 
// require Integer's autoboxing cache to be initialized 
int i = Long.decode(integerCacheHighPropValue).intValue(); 
i = Math.max(i, 127); 
// Maximum array size is Integer.MAX_VALUE 
h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - -low); 
} 
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() {} 
} 

我们在代码中看到，low为-128，high为127，这样的话，在Java编程中，如果要使用-128――127这个区间的对象的话，是直接使用这个Cache中的对象的。

上面是段简单的介绍，帮助大家理解下IntegerCache，下面开始本文的正文：

引言

5 年前，我在 Hungarian 上发表了一篇关于 JDK 中如何改变 IntegerCache 的文章。这种做法其实是深入进 Java 运行时，在实际并没有使用的场景。当你开发这些研究代码时，你才能更好的理解反射是如何工作的，以及 Integer 类是如何实现的。

Integer 类有一个私有的嵌套内，名为 IntegerCache ，包含了值从 -127 到 128 的 Integer 对象。

当代码需要从 int 类型封箱成 Integer 对象，而且值在这个范围内时，那么 Java 运行时会使用这个缓存，而不是创建一个新的 Integer 对象。这主要是处于性能优化的考虑，我们必须牢记在心的是很多 int 值在程序中很多时候都处于这个范围内（例如数组的下标索引）。

这样做的副作用是，很多时候，使用等号操作符来比较两个 Integer 对象时，只要值在范围内都是有效的。这在单元测试中很典型。而在运行模式下，当数值大于 128 时，代码执行会失败。

使用反射来访问 IntegerCache 类时会导致一些奇怪的副作用，注意这会影响到整个的 JVM。如果一个 Servlet 重新定义了小的 Integer 缓存值，那么所有运行在同一个 Tomcat 下的其他 Servlet 也遭遇同样问题。

在 Lukas Eder 和 Sitepoint 上面还有其他一些文章描述此问题。

现在我已经开始在玩弄 Java 9 的早期发布版本，在我脑海里我一直要做的就是对新的 Java 版本进行各种实验。在开始之前，让我们先看看在 Java 8 中的做法。

在 Lukas 的文章中，我将他的示例代码贴在此处：

import java.lang.reflect.Field;
import java.util.Random;

public class Entropy {
 public static void main(String[] args)
 throws Exception {

 // Extract the IntegerCache through reflection
 Class << ? > clazz = Class.forName(
  "java.lang.Integer$IntegerCache");
 Field field = clazz.getDeclaredField("cache");
 field.setAccessible(true);
 Integer[] cache = (Integer[]) field.get(clazz);

 // Rewrite the Integer cache
 for (int i = 0; i < cache.length; i++) {
  cache[i] = new Integer(
  new Random().nextInt(cache.length));
 }

 // Prove randomness
 for (int i = 0; i < 10; i++) {
  System.out.println((Integer) i);
 }
 }
}

此代码通过反射方式访问 IntegerCache，然后使用随机值对缓存进行填充（淘气！）。

我们尝试在 Java 9 中执行相同的代码，别指望有什么乐趣。当有人尝试违反它时会发现 Java 9 的限制更加严格。

Exception in thread "main" java.lang.reflect.InaccessibleObjectException:
 Unable to make field static final java.lang.Integer[]
 java.lang.Integer$IntegerCache.cache
 accessible: module java.base does not "opens java.lang" to unnamed module @1bc6a36e

程序抛出了异常，这个异常在 Java 8 中是不会发生的。相当于说对象是不可范文的，因为 java.base 模块的原因，这是 JDK 的组成部分，在每个 Java 程序启动时被自动的导入，不允许打开未命名的模块。这个异常是在当我们尝试设置字段可访问属性时抛出的。

我们在 Java 8 可轻松访问的对象，现在在 Java 9 中不能访问了，因为新的模块系统对此进行了保护。代码只能访问字段、方法和其他用反射能访问的信息，只有当类在相同的模块中，或者模块打开了包用于反射方式访问。这个可以通过  module-info.java 模块定义文件来实现：

module myModule {
 exports com.javax0.module.demo;
 opens com.javax0.module.demo;
}

这个模块 java.base 不用不用自行打开用于反射访问，特别是未命名模块更不需要。如果我们创建了一个模块并进行命名，那么错误信息将包含模块的名称。

我们能否在程序里打开模块呢？ java.lang.reflect.Module 模块有一个 addOpens 的方法可以做到。

可行吗？

对开发者来说坏消息是：不可行。它只能在另外一个模块中打开一个模块中的包，并且包已经在该模块中通过调用这个方法打开过。这种方法只能让模块传递给另外的模块权利，前提是另外的模块已经以某种方式打开过相同的包，而不能打开没有打开过的包（译者注：很难理解，不是吗？）。

但与此同时好消息是：Java 9 不像 Java 8 那么容易被破解。最少这个漏洞被关闭了。看起来 Java 开始往专业级发展，而不仅仅是个玩具（译者注：谁说 Java 是个玩具了？）。不久的将来你可以非常严肃的将 RPG 和 COBOL 语言的项目迁移到 Java 上了。（很抱歉，我开玩笑的）

总结

本文翻译自：https://dzone.com/articles/hacking-the-integercache-in-java-9