[java] Integer类解析

本篇文章基于jdk1.8

概述

Integer类定义如下：

public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer> {

}

它是一个final修饰的类，意味着它不可被继承，也提供了相对比较完善的功能。

Integer类是原始类型int的包装类，一个Integer类的对象包含有一个单独的类型是int的字段。这个类提供了几种将int转换为String和String转换为int的方法，以及处理int时有用的其他常量和方法。

bit twiddling方法比如highestOneBit(int)方法和numberOfTrailingZeros(int)方法的实现都是基于 Henry S. Warren, Jr.'s提供的材料

Integer类的一个成员变量是:

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

这个成员变量value即是Integer类的int值的存储变量。

Integer类的最大最小值定义如下

/**
		 * 最小值：-2147483648
		 */
		@Native
		public static final int MIN_VALUE = 0x80000000;
 
		/**
		 * 最大值：2147483647
		 */
		@Native
		public static final int MAX_VALUE = 0x7fffffff;

parseInt方法

parseInt方法源代码当中最重要的实现逻辑如下：

        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);
                if (digit < 0) {
                    throw NumberFormatException.forInputString(s);
                }
                if (result < multmin) {
                    throw NumberFormatException.forInputString(s);
                }
                result *= radix;
                if (result < limit + digit) {
                    throw NumberFormatException.forInputString(s);
                }
                result -= digit;
            }
        } else {
            throw NumberFormatException.forInputString(s);
        }
        return negative ? result : -result;

可以看到实现的方法是通过String类的charAt方法去获取字符，然后传入类Character的digit方法当中。

equals方法

Integer类重写了equals方法，实现如下：

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

即比较两个Integer对象的int值是否相等。

Integer类的缓存实现

在看Integer类的缓存之前不妨先来看一段代码

public class IntegerTest {
    public static void main(String[] args) {
        Integer int1 = Integer.valueOf("100");
        Integer int2 = Integer.valueOf("100");
        System.out.println(int1 == int2);

        Integer int3 = Integer.valueOf("1000");
        Integer int4 = Integer.valueOf("1000");
        System.out.println(int3 == int4);
    }
}

这段代码的打印结果为:

true

false

第二个打印结果为false可以理解，毕竟比较的是对象，那么为什么第一个比较的结果却是true呢，答案就在Integer类的缓存里面。在Integer类当中有一个内部类用于实现缓存。

 /**
     * Cache to support the object identity semantics of autoboxing for values between
     * -128 and 127 (inclusive) as required by JLS.
     *
     * The cache is initialized on first usage.  The size of the cache
     * may be controlled by the {@code -XX:AutoBoxCacheMax=<size>} option.
     * During VM initialization, java.lang.Integer.IntegerCache.high property
     * may be set and saved in the private system properties in the
     * sun.misc.VM class.
     */

    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() {}
    }

以上代码的作用就是，使用了一个静态cache数组，初始化时数组将一定范围的整数放到cache数组中。因此在使用Integer类的时候，它已经把-128到127的整数都提前实例化了。 这就解释了上面的例子程序的结果，不管创建多少个这个范围内的Integer用ValueOf出来的都是同一个对象。

因为ValueOf方法的实现就用到了这个缓存，如下：

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

一目了然，若传入的参数i在cahce的最大值和最小值之间，那么就直接返回cache当中的值，省去了实例化的步骤。

bitCount方法

该方法的目的是就算一个十进制的数对应的二进制数当中1的个数，实现如下：

public static int bitCount(int i) {
    // HD, Figure 5-2
    i = i - ((i >>> 1) & 0x55555555);
    i = (i & 0x33333333) + ((i >>> 2) & 0x33333333);
    i = (i + (i >>> 4)) & 0x0f0f0f0f;
    i = i + (i >>> 8);
    i = i + (i >>> 16);
    return i & 0x3f;
}

关于它的解释可以参考：https://blog.youkuaiyun.com/qq_33516547/article/details/78156879?locationNum=9&fps=1