一段代码搞崩Java，坑都埋到胸了！

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数字运算，是一门语言安身立命的根本。如果连1+1都变得不可信了，整个程序就会变得不可信。

考虑到这样一段代码：

 
 
 
    
  
  
  
  1. Integer a = 1; 
    2.   
  
  
  2. System.out.println(a); 
    3.   
  
  
  3. Integer b = 2; 
    4.   
  
  
  4. System.out.println( a.intValue() == b.intValue() ); 
    5.   
  
  
  5. System.out.println(a.equals(b)); 
    6.

执行的结果，竟然是：

 
 
 
    
  
  
  
  1. -996 
    2.   
  
  
  2. true 
    3.   
  
  
  3. true 
    4.

这时候，你还敢继续把代码写下去么?

为什么会这样?

很简单，我们使用反射改变了某些东西。

下面这段代码，将会改变一些基本运算的执行逻辑，理所当然属于埋坑的范畴之一。我们还是先看一下它的行为。

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class StaticBlock { 
    2.   
  
  
  2.     static { 
    3.   
  
  
  3.         try { 
    4.   
  
  
  4.             Class cls = Integer.class.getDeclaredClasses()[0]; 
    5.   
  
  
  5.             Field f = cls.getDeclaredField("cache"); 
    6.   
  
  
  6.             f.setAccessible(true); 
    7.   
  
  
  7.             Integer[] cache = ((Integer[]) f.get(cls)); 
    8.   
  
  
  8.             for (int i = 0; i < cache.length; i++) { 
    9.   
  
  
  9.                 cache[i] = -996; 
    10.   
  
  
  10.             } 
    11.   
  
  
  11.         } catch (Exception e) { 
    12.   
  
  
  12.             e.printStackTrace(); 
    13.   
  
  
  13.             //silence 
    14.   
  
  
  14.         } 
    15.   
  
  
  15.     } 
    16.   
  
  
  16. } 
    17.

程序使用反射，修改了Integer中cache变量中的内容，使得里面的数字，变成了一个固定的值。我们这里用的是-996，意思是永远没有996。

你只要想方设法把这段代码给触发了，Java的Integer包装类，就算是废了。

我们能这么做，关键就在于cache变量上。

数字缓存

Java 中有 8 种基本类型，鉴于 Java 面向对象的特点，它们同样有着对应的 8 个包装类型，比如 int 和 Integer，包装类型的值可以为 null，很多时候，它们都能够相互赋值。

考虑到下面这段小小的代码，它的运算就经历了多次装箱拆箱。

 
 
 
    
  
  
  
  1. public Integer cal() { 
    2.   
  
  
  2.  Integer a = 1000; 
    3.   
  
  
  3.  int b = a * 10; 
    4.   
  
  
  4.  return b; 
    5.   
  
  
  5. } 
    6.

我们从字节码层面看一下。

 
 
 
    
  
  
  
  1. public java.lang.Integer read(); 
    2.   
  
  
  2.     descriptor: ()Ljava/lang/Integer; 
    3.   
  
  
  3.     flags: ACC_PUBLIC 
    4.   
  
  
  4.     Code: 
    5.   
  
  
  5.       stack=2, locals=3, args_size=1 
    6.   
  
  
  6.          0: sipush        1000 
    7.   
  
  
  7.          3: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer; 
    8.   
  
  
  8.          6: astore_1 
    9.   
  
  
  9.          7: aload_1 
    10.   
  
  
  10.          8: invokevirtual #3                  // Method java/lang/Integer.intValue:()I 
    11.   
  
  
  11.         11: bipush        10 
    12.   
  
  
  12.         13: imul 
    13.   
  
  
  13.         14: istore_2 
    14.   
  
  
  14.         15: iload_2 
    15.   
  
  
  15.         16: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer; 
    16.   
  
  
  16.         19: areturn 
    17.

可以看到这么简单的运算，竟然涉及了valueOf、intValue等方法多次，说明它的计算过程效率是比单纯的数字运算要低效的。

其中valueOf方法，用来将普通数字包装成Integer，我们跟踪到它的方法。

 
 
 
    
  
  
  
  1. public static Integer valueOf(int i) { 
    2.   
  
  
  2.     if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high) 
    3.   
  
  
  3.         return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)]; 
    4.   
  
  
  4.     return new Integer(i); 
    5.   
  
  
  5. } 
    6.

为了增加转化的效率，Integer内部，竟然缓存了i和Integer的对应关系!这样在下次用的时候，就能够直接进行定位。cache变量，就是用来存放这些中间信息的地方。如果我们通过反射改变了它，Integer就会有不正常的行为!

更多

IntegerCache，缓存了 low 和 high 之间的 Integer 对象，可以通过 -XX:AutoBoxCacheMax 来修改上限。

 
 
 
    
  
  
  
  1. String integerCacheHighPropValue = 
    2.   
  
  
  2.                 sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high"); 
    3.

有意思的是，Long也有这样的Cache，但它的上下限是固定的，和Byte、Short是一样的。

 
 
 
    
  
  
  
  1. static final Long cache[] = new Long[-(-128) + 127 + 1];S 
    2.

Double和Float比较惨，只能直接new一个，做不了这种缓存。

综合来看，Integer是比较特殊的。下面这段代码，即使我们不做反射魔改，它的输出依然是不确定的。

 
 
 
    
  
  
  
  1. Integer n1 = 123; 
    2.   
  
  
  2. Integer n2 = 123; 
    3.   
  
  
  3. Integer n3 = 128; 
    4.   
  
  
  4. Integer n4 = 128; 
    5.   
  
  
  5.  
    6.   
  
  
  6. System.out.println(n1 == n2); 
    7.   
  
  
  7. System.out.println(n3 == n4); 
    8.

这是因为，正常情况，它会输出true,false;而当我们使用AutoBoxCacheMax增加了它的上限，它就会输出true,true。果然对象之间相互比较，还是得用equals才相对靠谱一点啊。

End

看着这个齐胸小坑，我的感情真的是难以言表。这段代码整体看来，如果进行了正常的review，还是很容易看出问题的，但凡是总有万一。

如果这段代码被放到线上，哪怕是某个呆萌的同学不小心练手的时候提交到了仓库中，后果都是毁灭性的。这段代码目的比较直白，但如果我们把cache数组的修改逻辑，改的复杂一点，在某个特定的条件下才会触发某单个变量值的修改，那才是要命的。

毕竟连sonar都扫描不出来，而且jdk中这样的私有变量，还有一箩筐等着我们去探索呢!

作者简介：小姐姐味道 (xjjdog)，一个不允许程序员走弯路的公众号。聚焦基础架构和Linux。十年架构，日百亿流量，与你探讨高并发世界，给你不一样的味道。

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