JDK1.8源码(二)——java.lang.Integer 类

最新推荐文章于 2023-02-17 10:01:28 发布

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本文深入介绍了 Java 中 Integer 类的实现细节，包括类的声明、主要属性、构造方法、字符串转换方法、自动装箱拆箱机制、equals 方法、hashCode 方法等，并提供了关键方法的源码分析。

　　上一篇博客我们介绍了 java.lang 包下的 Object 类，那么本篇博客接着介绍该包下的另一个类 Integer。在前面浅谈 Integer 类博客中我们主要介绍了 Integer 类和 int 基本数据类型的关系，本篇博客是从源码层次详细介绍 Integer 的实现。

1、Integer 的声明

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

　　Integer 是用 final 声明的常量类，不能被任何类所继承。并且 Integer 类继承了 Number 类和实现了 Comparable 接口。 Number 类是一个抽象类，8中基本数据类型的包装类除了Character 和 Boolean 没有继承该类外，剩下的都继承了 Number 类，该类的方法用于各种数据类型的转换。Comparable 接口就一个 compareTo 方法，用于元素之间的大小比较，下面会对这些方法详细展开介绍。

2、Integer 的主要属性

　　int 类型在 Java 中是占据 4 个字节，所以其可以表示大小的范围是 -2 31——2 31 -1即 -2147483648——2147483647，我们在用 int 表示数值时一定不要超出这个范围了。

3、构造方法 Integer(int) Integer(String)

　　对于第一个构造方法 Integer(int)，源码如下，这没什么好说的。

1     public Integer(int var1) {
2         this.value = var1;
3     }

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　　对于第二个构造方法 Integer(String) 就是将我们输入的字符串数据转换成整型数据。

　　首先我们必须要知道能转换成整数的字符串必须分为两个部分：第一位必须是"+"或者"-"，剩下的必须是 0-9 和 a-z 字符

 1 public Integer(String s) throws NumberFormatException {
 2     this.value = parseInt(s, 10);//首先调用parseInt(s,10)方法，其中s表示我们需要转换的字符串，10表示以十进制输出，默认也是10进制
 3 }
 4 
 5 public static int parseInt(String s, int radix) throws NumberFormatException{
 6     //如果转换的字符串如果为null，直接抛出空指针异常
 7     if (s == null) {
 8         throw new NumberFormatException("null");
 9     }
10     //如果转换的radix(默认是10)<2 则抛出数字格式异常，因为进制最小是 2 进制
11     if (radix < Character.MIN_RADIX) {
12         throw new NumberFormatException("radix " + radix +
13                                         " less than Character.MIN_RADIX");
14     }
15     //如果转换的radix(默认是10)>36 则抛出数字格式异常，因为0到9一共10位，a到z一共26位，所以一共36位
16     //也就是最高只能有36进制数
17     if (radix > Character.MAX_RADIX) {
18         throw new NumberFormatException("radix " + radix +
19                                         " greater than Character.MAX_RADIX");
20     }
21     int result = 0;
22     boolean negative = false;
23     int i = 0, len = s.length();//len是待转换字符串的长度
24     int limit = -Integer.MAX_VALUE;//limit = -2147483647
25     int multmin;
26     int digit;
27     //如果待转换字符串长度大于 0 
28     if (len > 0) {
29         char firstChar = s.charAt(0);//获取待转换字符串的第一个字符
30         //这里主要用来判断第一个字符是"+"或者"-"，因为这两个字符的 ASCII码都小于字符'0'
31         if (firstChar < '0') {  
32             if (firstChar == '-') {//如果第一个字符是'-'
33                 negative = true;
34                 limit = Integer.MIN_VALUE;
35             } else if (firstChar != '+')//如果第一个字符是不是 '+'，直接抛出异常
36                 throw NumberFormatException.forInputString(s);
37 
38             if (len == 1) //待转换字符长度是1，不能是单独的"+"或者"-"，否则抛出异常 
39                 throw NumberFormatException.forInputString(s);
40             i++;
41         }
42         multmin = limit / radix;
43         //通过不断循环，将字符串除掉第一个字符之后，根据进制不断相乘在相加得到一个正整数
44         //比如 parseInt("2abc",16) = 2*16的3次方+10*16的2次方+11*16+12*1 
45         //parseInt("123",10) = 1*10的2次方+2*10+3*1 
46         while (i < len) {
47             digit = Character.digit(s.charAt(i++),radix);
48             if (digit < 0) {
49                 throw NumberFormatException.forInputString(s);
50             }
51             if (result < multmin) {
52                 throw NumberFormatException.forInputString(s);
53             }
54             result *= radix;
55             if (result < limit + digit) {
56                 throw NumberFormatException.forInputString(s);
57             }
58             result -= digit;
59         }
60     } else {//如果待转换字符串长度小于等于0，直接抛出异常
61         throw NumberFormatException.forInputString(s);
62     }
63     //根据第一个字符得到的正负号，在结果前面加上符号
64     return negative ? result : -result;
65 }

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4、toString() toString(int i) toString(int i, int radix)

　　这三个方法重载，能返回一个整型数据所表示的字符串形式，其中最后一个方法 toString(int,int) 第二个参数是表示的进制数。

public String toString() {
    return toString(value);
}

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);
}

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　　toString(int) 方法内部调用了 stringSize() 和 getChars() 方法，stringSize() 它是用来计算参数 i 的位数也就是转成字符串之后的字符串的长度，内部结合一个已经初始化好的int类型的数组sizeTable来完成这个计算。

    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;
    }

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　　实现的形式很巧妙。注意负数包含符号位，所以对于负数的位数是 stringSize(-i) + 1。

　　再看 getChars 方法：

 1    static void getChars(int i, int index, char[] buf) {
 2         int q, r;
 3         int charPos = index;
 4         char sign = 0;
 5 
 6         if (i < 0) {
 7             sign = '-';
 8             i = -i;
 9         }
10 
11         // Generate two digits per iteration
12         while (i >= 65536) {
13             q = i / 100;
14         // really: r = i - (q * 100);
15             r = i - ((q << 6) + (q << 5) + (q << 2));
16             i = q;
17             buf [--charPos] = DigitOnes[r];
18             buf [--charPos] = DigitTens[r];
19         }
20 
21         // Fall thru to fast mode for smaller numbers
22         // assert(i <= 65536, i);
23         for (;;) {
24             q = (i * 52429) >>> (16+3);
25             r = i - ((q << 3) + (q << 1));  // r = i-(q*10) ...
26             buf [--charPos] = digits [r];
27             i = q;
28             if (i == 0) break;
29         }
30         if (sign != 0) {
31             buf [--charPos] = sign;
32         }
33     }

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　　i:被初始化的数字，

　　index:这个数字的长度(包含了负数的符号“-”)，

　　buf:字符串的容器-一个char型数组。

　　第一个if判断，如果i<0,sign记下它的符号“-”，同时将i转成整数。下面所有的操作也就只针对整数了，最后在判断sign如果不等于零将 sign 你的值放在char数组的首位buf [--charPos] = sign;。　　

5、自动拆箱和装箱

　　自动拆箱和自动装箱是 JDK1.5 以后才有的功能，也就是java当中众多的语法糖之一，它的执行是在编译期，会根据代码的语法，在生成class文件的时候，决定是否进行拆箱和装箱动作。

　　①、自动装箱

　　我们知道一般创建一个类的对象需要通过 new 关键字，比如：

Object obj = new Object();

　　但是实际上，对于 Integer 类，我们却可以直接这样使用：

Integer a = 128;

　　为什么可以这样，通过反编译工具，我们可以看到，生成的class文件是：

Integer a = Integer.valueOf(128);

　　我们可以看看 valueOf() 方法

public static Integer valueOf(int i) {
    assert IntegerCache.high >= 127;
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}

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　　其实最后返回的也是通过new Integer() 产生的对象，但是这里要注意前面的一段代码，当i的值 -128 <= i <= 127 返回的是缓存类中的对象，并没有重新创建一个新的对象，这在通过 equals 进行比较的时候我们要注意。

　　这就是基本数据类型的自动装箱，128是基本数据类型，然后被解析成Integer类。

　　②、自动拆箱

　　我们将 Integer 类表示的数据赋值给基本数据类型int，就执行了自动拆箱。

1 Integer a = new Integer(128);
2 int m = a;

　　反编译生成的class文件：

1 Integer a = new Integer(128);
2 int m = a.intValue();

　　简单来讲：自动装箱就是Integer.valueOf(int i);自动拆箱就是 i.intValue();关于拆箱和装箱的详细介绍可以看我这篇博客。

6、equals(Object obj)方法

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

　　这个方法很简单，先通过 instanceof 关键字判断两个比较对象的关系，然后将对象强转为 Integer，在通过自动拆箱，转换成两个基本数据类 int，然后通过 == 比较。

7、hashCode() 方法

1     public int hashCode() {
2         return value;
3     }

　　Integer 类的hashCode 方法也比较简单，直接返回其 int 类型的数据。

8、parseInt(String s) 和 parseInt(String s, int radix) 方法

　　前面通过 toString(int i) 可以将整型数据转换成字符串类型输出，这里通过 parseInt(String s) 能将字符串转换成整型输出。

　　这两个方法我们在介绍构造函数 Integer(String s) 时已经详细讲解了。

9、compareTo(Integer anotherInteger) 和 compare(int x, int y) 方法

1     public int compareTo(Integer anotherInteger) {
2         return compare(this.value, anotherInteger.value);
3     }

View Code

　　compareTo 方法内部直接调用 compare 方法：

1     public static int compare(int x, int y) {
2         return (x < y) ? -1 : ((x == y) ? 0 : 1);
3     }

View Code

　　如果 x < y 返回 -1

　　如果 x == y 返回 0

　　如果 x > y 返回 1

1 System.out.println(Integer.compare(1, 2));//-1
2 System.out.println(Integer.compare(1, 1));//0
3 System.out.println(Integer.compare(1, 0));//1

View Code

　　那么基本上 Integer 类的主要方法就介绍这么多了，后面如果有比较重要的，会再进行更新。

参考文档：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Integer.html