Java 面試必考 4 題深度解析：Integer 快取、字串駐留、final 捕獲、拆箱陷阱

題目一：Integer == 比較陷阱

Integer a = 1000, b = 1000;
Integer c = 100, d = 100;
System.out.println(a == b); // false
System.out.println(c == d); // true

核心機制：IntegerCache

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

// 預設快取範圍：-128 ~ 127
// 可透過 -XX:AutoBoxCacheMax=2000 擴大上限

解析

• Integer c = 100 觸發自動裝箱 → Integer.valueOf(100) → 回傳快取物件 → c == d 為 true
• Integer a = 1000 超出快取範圍 → 每次 new Integer(1000) → 不同物件參考 → false

題目二：字串駐留機制

String s1 = "abc";
String s2 = "abc";
String s3 = new String("abc");
System.out.println(s1 == s2); // true
System.out.println(s1 == s3); // false

記憶體模型

• 字串常量池：編譯期常量、intern() 結果駐留於此 (JDK 7+ 在 Heap)
• 堆區：new String() 強制建立新物件
• s1、s2 指向同一常量池物件；s3 指向堆區新物件

補充：intern() 實戰

String s4 = new String("abc").intern(); // 強制放入/查找常量池
System.out.println(s1 == s4); // true

題目三：匿名內部類捕獲 final 變數

public void startTask(final String name) {
    new Thread(() -> {
        try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException ignored) {}
        System.out.println(name); // 編譯器要求 name 為 final 或 effectively final
    }).start();
}

為何需要 final？

1. 生命週期不匹配：方法結束，區域變數 name 出棧銷毀；但執行緒可能稍後才執行
2. 值複製機制：final 讓編譯器在匿名類建構子隱式複製一份 name 副本 (val$name) 到實例欄位
3. 語義保證：effectively final (Java 8+) 表示變數初始化後未重新賦值，編譯器自動視為 final

反編譯視角

class Outer$1 implements Runnable {
    final String val$name; // 複製的副本
    Outer$1(String name) { this.val$name = name; }
    public void run() { System.out.println(this.val$name); }
}

題目四：Integer 與 int 混合比較

Integer a = new Integer(1000);
int b = 1000;
Integer c = new Integer(10);
Integer d = new Integer(10);
System.out.println(a == b); // true
System.out.println(c == d); // false

關鍵規則：== 觸發自動拆箱

• a == b：Integer 與 int 比較 → a 自動拆箱為 int → 數值比較 → true
• c == d：兩個 Integer 物件參考比較 → new Integer(10) 建立不同物件 → false (雖 10 在快取範圍，但 new 繞過快取)

最佳實踐

1. 優先使用基本型別 int，避免不必要的裝箱
2. 比較包裝類型用 Objects.equals(a, b) 或 a.equals(b) (注意 NPE)
3. 數值比較明確拆箱：a.intValue() == b
4. 避免在效能敏感路徑混用包裝/基本型別

總結：建立正確心智模型