Java Integer剖析

Java Integer剖析

获取String的整型值的方法

• public Integer valueOf(String str) Java获取字符串的十进制Integer整型值

public static Integer valueOf(String s) throws NumberFormatException {
    return Integer.valueOf(parseInt(s, 10));
}

底层调用的是Integer.parseInt(String s, int radix)，然后通过Integer.valueOf(int i)将parseInt返回的int值封装成Integer对象。

注意：Integer.valueOf(int i)中对需要封装成Integer的int值做了缓存，常用的Integer值，默认[－128～127］可直接通过缓存获取，否则新建Integer。这样也就导致了一个Integer的自动装箱的问题，后面谈到equals和==时我们再来分析。

public static Integer valueOf(int i) {
    assert IntegerCache.high >= 127;
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];//IntegerCache数组中存在，直接返回Integer 对象，否则创建新Integer对象
    return new Integer(i);
}

当然这里的缓存int的最大值是可以设置的，通过java.lang.Integer.IntegerCache.high属性来设置。

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);//默认最小的max值是127
            // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
            h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);//确保cache数组的大小不超过Integer的最大限度
        }
        high = h;

        cache = new Integer[(high - low) + 1];//创建缓存数组，给定大小
        int j = low;
        for(int k = 0; k < cache.length; k++)
            cache[k] = new Integer(j++);//初始化缓存数组
    }

    private IntegerCache() {}
}

• public int parseInt(String str) 解析String的int值，返回int型数值

  parseInt(String str) ，底层调用int parseInt(String s, int radix), radix默认10

  public static int parseInt(String s) throws NumberFormatException {
      return parseInt(s,10);
  }
  

parseInt(String s, int radix)的实现如下。这个方法也是很著名的atoi（字符串转int），面试题里面出现的概率很高——想想如果让自己写代码来实现，能否写的出来？

/**
*@param s 要转换成int的String字符串。parseInt只接收带‘＋’，‘－’或纯数值(8进制，16进制，10进制)，不自动判断进制数, 需要靠后面的radix来指定———区别于decode(String str)
*@param radix String字符串中的数字的进制数
*@return 转换后的十进制数
*/
public static int parseInt(String s, int radix)
            throws NumberFormatException
{
    /*
     * WARNING: This method may be invoked early during VM initialization
     * before IntegerCache is initialized. Care must be taken to not use
     * the valueOf method.
     */

    if (s == null) {
        throw new NumberFormatException("null");
    }

    if (radix < Character.MIN_RADIX) {
        throw new NumberFormatException("radix " + radix +
                                        " less than Character.MIN_RADIX");
    }

    if (radix > Character.MAX_RADIX) {
        throw new NumberFormatException("radix " + radix +
                                        " greater than Character.MAX_RADIX");
    }

    int result = 0;
    boolean negative = false;
    int i = 0, len = s.length();
    int limit = -Integer.MAX_VALUE;
    int multmin;
    int digit;

    if (len > 0) {
        char firstChar = s.charAt(0);
        if (firstChar < '0') { // Possible leading "+" or "-"
            if (firstChar == '-') {
                negative = true;
                limit = Integer.MIN_VALUE;
            } else if (firstChar != '+')
                throw NumberFormatException.forInputString(s);

            if (len == 1) // Cannot have lone "+" or "-"
                throw NumberFormatException.forInputString(s);
            i++;
        }
        multmin = limit / radix;
        while (i < len) {
            // Accumulating negatively avoids surprises near MAX_VALUE
            digit = Character.digit(s.charAt(i++),radix);//获取char的int值
            if (digit < 0) {
                throw NumberFormatException.forInputString(s);
            }
            if (result < multmin) {
                throw NumberFormatException.forInputString(s);
            }
            result *= radix;//如传入String为“123”，radix为10.计算过程为i = ((-1*10 - 2)*10 - 3)*10 
            if (result < limit + digit) {
                throw NumberFormatException.forInputString(s);
            }
            result -= digit;
        }
    } else {
        throw NumberFormatException.forInputString(s);
    }
    return negative ? result : -result;
}

parseInt(String s,int radix)就是求int radix进制数String s的radix进制数是多少。

• Integer decode(String nm) decode方法可以接收带有'0x', '0X', '#'(16进制)，'0'(8进制)前缀的字符串，自动判断进制数，底层调用的Integer.valueOf(String str, int radix)——> Integer.parseInt(String str, int radix)。

  decode(String str)相对于parseInt(String str, int radix)多了自动判断进制数的功能，且返回值是Integer对象。

public static Integer decode(String nm) throws NumberFormatException {
    int radix = 10;
    int index = 0;
    boolean negative = false;
    Integer result;

    if (nm.length() == 0)
        throw new NumberFormatException("Zero length string");
    char firstChar = nm.charAt(0);
    // Handle sign, if present
    if (firstChar == '-') {
        negative = true;
        index++;
    } else if (firstChar == '+')
        index++;

    // Handle radix specifier, if present
    if (nm.startsWith("0x", index) || nm.startsWith("0X", index)) {
        index += 2;
        radix = 16;
    }
    else if (nm.startsWith("#", index)) {
        index ++;
        radix = 16;
    }
    else if (nm.startsWith("0", index) && nm.length() > 1 + index) {
        index ++;
        radix = 8;
    }

    if (nm.startsWith("-", index) || nm.startsWith("+", index))
        throw new NumberFormatException("Sign character in wrong position");

    try {
        result = Integer.valueOf(nm.substring(index), radix);//底层调用valueOf(String str, int radix) --> parseInt(String str, int radix)
        result = negative ? Integer.valueOf(-result.intValue()) : result;
    } catch (NumberFormatException e) {
        // If number is Integer.MIN_VALUE, we'll end up here. The next line
        // handles this case, and causes any genuine format error to be
        // rethrown.
        String constant = negative ? ("-" + nm.substring(index))
                                   : nm.substring(index);
        result = Integer.valueOf(constant, radix);
    }
    return result;
}

• Integer.getInteger(String str, Integer val); 此方法用于获取系统属性的Integer值

/**
* 如果需要获取系统的属性值的话，推荐使用getInteger(String nm, Integer val)，可以省去一层调用和一个判断
*/
public static Integer getInteger(String nm, int val) {
    Integer result = getInteger(nm, null);
    return (result == null) ? Integer.valueOf(val) : result;
}

/**
*@param nm 系统属性的名字，如"java.lang.Integer.IntegerCache.high"
*@param val 获取系统属性失败的情况下的默认值
*@return 属性对应的Integer值
*/
public static Integer getInteger(String nm, Integer val) {
    String v = null;
    try {
        v = System.getProperty(nm);
    } catch (IllegalArgumentException e) {
    } catch (NullPointerException e) {
    }
    if (v != null) {
        try {
            return Integer.decode(v);//底层调用的decode，把str解析成对应的十进制Integer
        } catch (NumberFormatException e) {
        }
    }
    return val;
}

总结

Atoi使用推荐	返回值Integer	返回值int
str是十进制	valueOf(String str)	parseInt(String str)
str非十进制	decode(String str)(需解析radix) ｜valueOf(String str, int radix)(不需要解析radix)	parseInt(String str, int radix)(str不能带radix标识，但可以带‘＋’、‘－’号)

Integer中的其它方法

• compareTo(Integer anotherInteger) 比较两个Integer数值的大小

/**
* @param 要比较的另一个Integer
* @return 相等返回0，小于anotherInteger返回－1，大于anotherInteger返回1
*/
public int compareTo(Integer anotherInteger) {
    return compare(this.value, anotherInteger.value);
}

底层使用的方法

public static int compare(int x, int y) {
    return (x < y) ? -1 : ((x == y) ? 0 : 1);
}

• Integer中的equals方法

public boolean equals(Object obj) {
    if (obj instanceof Integer) {
        return value == ((Integer)obj).intValue();
    }
    return false;
}

关于equals(Object obj)和==，自动装箱的坑

前两天看到一个面试题，大体就是下面这样的代码：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Integer i1 = 10, i2 = 10, i3 = 128, i4 = 128;
        System.out.println(i1 == i2);
        System.out.println(i1.equals(i2));
        System.out.println(i3 == i4);
        System.out.println(i3.equals(i4));
    }
}

看这一段代码，我第一反应就是

true
true
true
true

结果实际执行效果是

true
true
false
true

仔细研究了一下，发现JVM在自动拆装箱的时候会调用valueOf()方法，让我们来看一下Integer的valueOf()方法：

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

注释里写明了Integer会缓存[-128, 127]之间的值，结合代码也可以看出如果Integer对象携带的整形如果是[128, 127]之间则直接返回这个Integer，否则新建一个Integer。

这个坑就显而易见了, Java中==比较的是地址，两个不同的对象地址显然不一样，所以会有上面令我匪夷所思的结果。 
这坑让我意识到即使Java里有自动拆装箱， 也不能依赖这个特性，否则就是深渊呐，对象还是老老实实的用equals(T)比较吧

• toString()方法

public static String toString(int i) {
    if (i == Integer.MIN_VALUE)
        return "-2147483648";
    int size = (i < 0) ? stringSize(-i) + 1 : stringSize(i);
    char[] buf = new char[size];
    getChars(i, size, buf);
    return new String(buf, true);
}

相关的方法实现

• [ ] stringSize(int x); 返回正整数x的位数

final static int [] sizeTable = { 9, 99, 999, 9999, 99999, 999999, 9999999,
                                  99999999, 999999999, Integer.MAX_VALUE };

// Requires positive x, 返回正整数x的位数
static int stringSize(int x) {
    for (int i=0; ; i++)
        if (x <= sizeTable[i])
            return i+1;
}

static void getChars(int i, int index, char[] buf) {
    int q, r;
    int charPos = index;
    char sign = 0;

    if (i < 0) {
        sign = '-';
        i = -i;
    }

    // Generate two digits per iteration
    while (i >= 65536) {
        q = i / 100;
    // really: r = i - (q * 100);
        r = i - ((q << 6) + (q << 5) + (q << 2));
        i = q;
        buf [--charPos] = DigitOnes[r];
        buf [--charPos] = DigitTens[r];
    }

    // Fall thru to fast mode for smaller numbers
    // assert(i <= 65536, i);
    for (;;) {
        q = (i * 52429) >>> (16+3);
        r = i - ((q << 3) + (q << 1));  // r = i-(q*10) ...
        buf [--charPos] = digits [r];
        i = q;
        if (i == 0) break;
    }
    if (sign != 0) {
        buf [--charPos] = sign;
    }
}

• int signum(int i); 判断i的值是否大于0，如果i是正数，返回1；i等于0，返回0；i为负数，返回-1.

public static int signum(int i) {
  // HD, Section 2-7
  return (i >> 31) | (-i >>> 31);
}

Integer高级方法总结

• //highestOneBit。保留最高位的1，同时将低位全部清零

  System.out.println(Integer.highestOneBit(1023));
  System.out.println("lowest one bit: " + Integer.lowestOneBit(12));
  

• //numberOfLeadingZeros。返回最高位的1之前0的个数。例如：1101000即104返回32-7=25

System.out.println("number of leading zeros: " + Integer.numberOfLeadingZeros(104));//25
System.out.println("number of leading zeros: " + Integer.numberOfLeadingZeros(2));//30

• //numberOfTrailingZeros。返回最低位的1之后0的个数。例如：1101000即104返回3

System.out.println("number of trailing zeros: " + Integer.numberOfTrailingZeros(104));//3

• //reverse。反转二进制补码中位的顺序。即将第32位的值与第1位的值互换，第31位的值与第2位的值互换，等等，依次

System.out.println("reverse: " + Integer.toBinaryString(Integer.reverse(7)));//得11100000000，即最低位的三个一跑到最高位去了
System.out.println("reverse: " + Integer.toBinaryString(Integer.reverse(13)));//得到101100000

• //reverseBytes:将第一个字节与第四个字节的位置互换，第二个字节与第三个字节位置互换

System.out.println("reverse bytes: " + Integer.toHexString(Integer.reverseBytes(0x4835)));//打印35480000

• //rotateLeft。将i左移distance,如果distance为负，则右移-distance

System.out.println("rotate left: " + Integer.rotateLeft(7, 2));//打印28

System.out.println("rotate left: " + Integer.rotateLeft(28, -2));//实际为向右移2，打印7

• //rotateRight。将i无符号右移distance,如果distance为负，则左移-distance。负的肯定会移成正的。

System.out.println("rotate left: " + Integer.rotateRight(-7, 2));//打印28