Integer和Long部分源码分析

Integer和Long的java中使用特别广泛，本人主要一下Integer.toString(int i)和Long.toString(long i)方法，其他方法都比较容易理解。

Integer.toString(int i)和Long.toString(long i)，以Integer.toString(int i)为例，先看源码：

   /**
     * Returns a {@code String} object representing the
     * specified integer. The argument is converted to signed decimal
     * representation and returned as a string, exactly as if the
     * argument and radix 10 were given as arguments to the {@link
     * #toString(int, int)} method.
     *
     * @param   i   an integer to be converted.
     * @return  a string representation of the argument in base 10.
     */
    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);
    }

通过调用stringSize来计算i的长度，也就是位数，用来分配合适大小的字符数组buf，然后调用getChars来设置buf的值。

stringSize的Integer和Long中的实现有所不同，先看看源码

Integer.stringSize(int x)源码：

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

    // Requires positive x
    static int stringSize(int x) {
        for (int i=0; ; i++)
            if (x <= sizeTable[i])
                return i+1;
    }

将数据存放在数组中，数组中的下标+1就是i的长度，当x小于sizeTable中的某个值时，这样设计只需要循环就可以得出长度，效率高。

Long.stringSize(long x)源码：

    // Requires positive x
    static int stringSize(long x) {
        long p = 10;
        for (int i=1; i<19; i++) {
            if (x < p)
                return i;
            p = 10*p;
        }
        return 19;
    }

因为Long的十进制最大长度是19，在计算长度时通过反复乘以10的方式求出来的，可能会问为什么不用Integer.stringSize(int x)的方法，我也没有找到合适的解释。

传统的方案可能是通过反复除以10的方法求出来的，但是这样的效率低，因为计算机在处理乘法时要比除法快。

getChars(int i, int index, char[] buf)源码：

   /**
     * Places characters representing the integer i into the
     * character array buf. The characters are placed into
     * the buffer backwards starting with the least significant
     * digit at the specified index (exclusive), and working
     * backwards from there.
     *
     * Will fail if i == Integer.MIN_VALUE
     */
    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;
        }
    }

 这是整个转换过程的核心代码，首先确定符号，其次当i>=65536时将i除以100，并且通过DigitOnes[r]和DigitTens[r]来获取十位和个位上的值，因为除法慢，所以一次性除以100提高效率，DigitOnes和DigitTens如下：

  final static char [] DigitTens = {
        '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0',
        '1', '1', '1', '1', '1', '1', '1', '1', '1', '1',
        '2', '2', '2', '2', '2', '2', '2', '2', '2', '2',
        '3', '3', '3', '3', '3', '3', '3', '3', '3', '3',
        '4', '4', '4', '4', '4', '4', '4', '4', '4', '4',
        '5', '5', '5', '5', '5', '5', '5', '5', '5', '5',
        '6', '6', '6', '6', '6', '6', '6', '6', '6', '6',
        '7', '7', '7', '7', '7', '7', '7', '7', '7', '7',
        '8', '8', '8', '8', '8', '8', '8', '8', '8', '8',
        '9', '9', '9', '9', '9', '9', '9', '9', '9', '9',
        } ;

    final static char [] DigitOnes = {
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        } ;

假设r=34，通过查表可以得出DigitOnes[r]=4，DigitTens[r]=3。

  q = (i * 52429) >>> (16+3); 的本质是将i/10，并去掉小数部分，2¹⁹=524288，52429/524288=0.10000038146972656，为什么会选择52429/524288呢，看了下面就知道了：

2^10=1024, 103/1024=0.1005859375
2^11=2048, 205/2048=0.10009765625
2^12=4096, 410/4096=0.10009765625
2^13=8192, 820/8192=0.10009765625
2^14=16384, 1639/16384=0.10003662109375
2^15=32768, 3277/32768=0.100006103515625
2^16=65536, 6554/65536=0.100006103515625
2^17=131072, 13108/131072=0.100006103515625
2^18=262144, 26215/262144=0.10000228881835938
2^19=524288, 52429/524288=0.10000038146972656

可以看出52429/524288的精度最高，并且在Integer的取值范围内。

  r = i - ((q << 3) + (q << 1)); // r = i-(q*10) ... 用位运算而不用乘法也是为了提高效率。

注：以上分析内容仅个人观点（部分参考网上），如有不正确的地方希望可以相互交流。