欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识!
您现在的位置是: 首页  >  IT编程

基于jdk1.8的Java源码详解 Integer

程序员文章站 2024-02-14 15:06:10
public final class integer extends number implements comparable...
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:

  1. 假如字符串"1234" 转换成int类型,result 的初始值为0,radix默认为10;
  2. 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;
  3. 第一遍循环结束后,result 的值 变成了 -1
  4. 截取第二个字符 2 ,result = -1 * 10 = -10,result = -10 - 2 = -12;
  5. 截取第三个字符 3 ,result = -12 * 10 = -120,result = -120 - 3 = -123;
  6. 截取第四个字符 4 ,result = -123 * 10 = -1230 ,result = -1230-4 = -1234;
  7. 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。

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

基于jdk1.8的Java源码详解 Integer

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;
}
}

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。