jdk源码阅读笔记-Integer

public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer>

　　Integer 由final修饰了，所以该类不能够被继承，同时 Integer 继承了Number类，因此可以将Integer转换成 int 、double、float、long、byte和short类型的数据，另外，也实现了comparable接口，因此Integer类也可以进行自然排序。

　　构造方法只有两个：

public Integer(int value) {
        this.value = value;
    }

public Integer(String s) throws NumberFormatException {
        this.value = parseInt(s, 10);
    }

　　我们主要看第二个构造方法，传入一个字符串，然后调用parseInt方法，接下来进入parseInt的源码：

　　

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;
        // //是否为负数
        boolean negative = false;
        int i = 0, len = s.length();
        //这里加个负号是防止数据溢出，int的数值范围 -2的31次方到2的31次方减一
        int limit = -Integer.MAX_VALUE;
        //最小基数
        int multmin;
        //十进制数字
        int digit;

        if (len > 0) {
            char firstChar = s.charAt(0);
            //第一个字符小于0，有可能是"-","+"或其他字符
            if (firstChar < '0') { // Possible leading "+" or "-"
                //为负数
                if (firstChar == '-') {
                    negative = true;
                    limit = Integer.MIN_VALUE;
                } else if (firstChar != '+')//非数字
                    throw NumberFormatException.forInputString(s);

                if (len == 1) // Cannot have lone "+" or "-"
                    throw NumberFormatException.forInputString(s);
                i++;
            }
            /**
             * 最小基数，主要防止 result *= radix; 这个操作时数据过大
             * 导致数据丢失的问题，因为所以带符号32位int类型整数为-2147483648~2147483647
             */
            multmin = limit / radix;
            while (i < len) {
                // Accumulating negatively avoids surprises near MAX_VALUE
                //转换十进制，这里获取的是radix进制下相对应的10进制数字，如：
                //Character.digit（'a',16）,则返回 10；
                //若输入字符不在进制的范围之内，则返回 -1：
                //Character.digit（'t',16）,返回 -1，Character.digit（'a',10），返回 -1
                digit = Character.digit(s.charAt(i++),radix);
                //返回-1说明字符非法
                if (digit < 0) {
                    throw NumberFormatException.forInputString(s);
                }
                //超过了数据范围
                if (result < multmin) {
                    throw NumberFormatException.forInputString(s);
                }
                /**
                 *在转换时从高位向地位方向转换
                 */
                result *= radix;
                if (result < limit + digit) {
                    throw NumberFormatException.forInputString(s);
                }
                result -= digit;
            }
        } else {
            throw NumberFormatException.forInputString(s);
        }
        return negative ? result : -result;
    }

　　这个方法中最核心的步骤是1、result *= radix; 2、result -= digit; 经过这两个步骤将字符串转换成数值类型。大概流程是这样的：

　　假如字符串"1234" 转换成int类型，result 的初始值为0，radix默认为10；

　　首先截取字符串的第一个字符1（这里忽略各种检查），经过第一步计算 result = 0*10 = 0；第二部计算 result = 0 - 1 = -1；

　　第一遍循环结束后，result 的值 变成了 -1

　　截取第二个字符 2 ，result = -1 * 10 = -10，result = -10 - 2 = -12；

　　截取第三个字符 3 ，result = -12 * 10 = -120，result = -120 - 3 = -123；

　　截取第四个字符 4 ，result = -123 * 10 = -1230 ，result = -1230-4 = -1234；

 　　循环结束，此时result的值为 -1234，完成字符串向整数型的转换，返回是取反即可。

　　下面我将从一个面试题引出问题，然后通过阅读源码来解决这个问题。

public static void main(String[] args) {
        Integer i1 = 100;
        Integer i2 = 100;
        Integer i3 = 200;
        Integer i4 = 200;
        Integer i5 = Integer.valueOf(100);
        Integer i6 = Integer.valueOf(100);
        Integer i7 = new Integer(100);
        System.out.println("i1 == i2 的结果是：" + (i1 == i2));
        System.out.println("i3 == i4 的结果是：" + (i3 == i4));
        System.out.println("i5 == i6 的结果是：" + (i5 == i6));
        System.out.println("i1 == i5 的结果是：" + (i1 == i5));
        System.out.println("i1 == i7 的结果是：" + (i1 == i7));
    }

运行结果为：

i1 == i2 的结果是：true
i3 == i4 的结果是：false
i5 == i6 的结果是：true
i1 == i5 的结果是：true
i1 == i7 的结果是：false

　　我们先来看第一和第二条结果，同样是比较两个相同数值，为什么会有不同的结果呢？接下我将通过源码来解释原因。

　　首先，我们通过编译获取到class文件的字节码

　　从图中我们可以看到，在执行 Integer i1 = 100 这条命令的时候，编译器会调用Integer中的静态方法 valueOf，接下来我们看看 valueOf方法是怎么实现的吧。

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

　　这个代码看起来很简单，Integer 中有一个静态内部类 IntegerCache，调用该方法时首先会判断该值是否在缓存的范围内，如果在则直接将缓存中的数值返回，否则返回一个新对象。看到这里我们似乎已经知道了上面的问题的答案了，接下来继续看静态内部类吧

 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
            //缓存范围最小（也是默认范围）为 （-128）~ 127，如果配置java.lang.Integer.IntegerCache.high
            //high 的值可从配置文件中读取
            int h = 127;
            String integerCacheHighPropValue =
                sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
            if (integerCacheHighPropValue != null) {
                try {
                    int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
                    //获取配置文件和127之间的最大值
                    i = Math.max(i, 127);
                    // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
                    //最大值范围
                    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;
            //创建缓存数组
            cache = new Integer[(high - low) + 1];
            int j = low;
            //将数字缓存起来默认 -128 ~ 127
            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() {}
    }

　　我们知道内部类只有在所在类实例化时才会被实例化，而且只会实例化一次，缓存操作是在静态代码块中完成，也就是说在类被实例化的时候数据就已经被缓存好了，接下使用的时候可以直接使用缓存的数据。

　　现在我们回归到上面的问题，结果1中两个数据均为 100，在缓存的范围中，因此i1和i2都指向的是同一个内存地址，因此返回true。结果2中 两个数都是200，超出了缓存的范围，所以直接new 出了两个对象，因此他们的内存地址不一致，返回结果为false；另外，使用valueOf 和 使用 = 操作符赋值时一样的，所以结果3和结果4返回结果为 true，结果5中 是直接使用new关键字创建对象，所以他们的内存地址肯定不一致，结果为false。

　　那么，现在问题又来了，那我怎么判断两个整数的大小呢？继续看源码

/**
 * The value of the {@code Integer}.
 *
 * @serial
 */
private final int value;

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

public int intValue() {
    return value;
}

　　是的，没错，比较两个数值大小时可以使用equals方法来比较，源码中value的类型为 int型，intValue返回的也是value，因此可以判断两个数的大小。

public static void main(String[] args) {
        Integer i1 = 200;
        Integer i2 = 200;
        System.out.println("i1 == i2 的结果是：" + i1.equals(i2)); //true
    }

　　补充：equals 与 == 的区别：

　　equals 比较的是两个数值的大小，== 有两种情况，如果比较的是 基本数据类型，则 == 跟equals一样都是比较的大小，如果是引用类型或数组，则比较是内存地址。

　　getChars方法：

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
        //每次循环获取后两位数
        while (i >= 65536) {
            q = i / 100;
        // really: r = i - (q * 100);
            //使用位移运算的效率高于乘法运算，r为后两位数
            r = i - ((q << 6) + (q << 5) + (q << 2));
            i = q;
            //获取后两位数的个位
            buf [--charPos] = DigitOnes[r];
            //十位
            buf [--charPos] = DigitTens[r];
        }

        // Fall thru to fast mode for smaller numbers
        // assert(i <= 65536, i);
        //每次只取个位数
        for (;;) {
            //相当于i*(52429/524288)=i*0.10000038146972656=i*0.1=i/10
            //这里选 52429 和 2的19次方相除，得到的结果精度更加高，更加接近于 i/10的结果
            //之所以要这样转换，是因为在计算机运算中位移的效率 > 乘法效率 > 除法效率
            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;
        }
    }