在Java中实现 2+2=5

1、2+2=5

昨天在一篇公众号中看到了这样一段代码，运行之后发现结果显示 " 2 + 2 = 5 "，于是就引起了我的好奇：

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
        Class cache = Integer.class.getDeclaredClasses()[0];
        Field myCache = cache.getDeclaredField("cache");
        myCache.setAccessible(true);
        Integer[] newCache = (Integer[]) myCache.get(cache);
        newCache[132] = newCache[133];

        int a = 2;
        int b = a + a;
        System.out.printf("%d + %d = %d", a, a, b);
    }
}

2、代码解析

上述代码中有个空行，将代码分成了两部分，一部分非常好理解，就是个普通的加法操作：

int a = 2;
int b = a + a;
System.out.printf("%d + %d = %d", a, a, b);

造成这部分代码输出 “2 + 2 = 5” 的原因就在前部分代码中：

Class cache = Integer.class.getDeclaredClasses()[0];
Field myCache = cache.getDeclaredField("cache");
myCache.setAccessible(true);
Integer[] newCache = (Integer[]) myCache.get(cache);
newCache[132] = newCache[133];

这部分代码前四行其实就做了一件事，获取 Integer 类的缓存数组，那是个什么东西呢？这就该对 Integer 类进行一个分析了。

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各位看这么一份代码：

public class Main {
    public static void main(String[] args){
        Integer integer1 = 100;
        Integer integer2 = 100;
        Integer integer3 = 1000;
        Integer integer4 = 1000;
        if(integer1 == integer2){
            System.out.println("integer1与integer2是同一个对象");
        }
        if(integer3 == integer4){
            System.out.println("integer3与integer4是同一个对象");
        }
    }
}

运行代码后可以发现，integer1 与 integer2 是同一个对象，而 integer3 与 integer4 不是同一个对象，这个是因为在 Integer 类中有一个缓存区，由于小数使用频率比大数高，因此 Integer 类对 -128 到 127 范围内的数进行了缓存，代码如下：

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) {
            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() {}
}

由于100 处于 -128 到 127 范围内，integer1 与 integer2获取的都是缓存区中的对象，因此它们是同一个对象，而 integer3 与 integer4则不是。

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看完 Integer 类，再来看看我们的代码：

Class cache = Integer.class.getDeclaredClasses()[0];
Field myCache = cache.getDeclaredField("cache");
myCache.setAccessible(true);
Integer[] newCache = (Integer[]) myCache.get(cache);
newCache[132] = newCache[133];

前四行获取了 Integer 类中的缓存区后，第五行将缓存区133位置的对象放到了132位置，经过推算，可以发现，133位置放的是5，132原来放的是4。
那么在运行下面代码的时候：

int a = 2;
int b = a + a;
System.out.printf("%d + %d = %d", a, a, b);

经过运算得到 a = 2, b = a + a = 4，在输出的时候，a 和 b 分别装箱成了 Integer 对象，
此时 a = 2， b = 5，因为缓存区中 4 对应的位置放的是 5 。