java.lang.Integer 源码深入解读

idgq

最近算是比较深入的了解了一下Integer的源码,就想着写点东西记录一下,一来可以加深理解,再来也算是为我刷了那么久segmentfault平台贡献一点自己的绵薄之力。

一、构造函数:
解读一个类的源码我喜欢从构造函数入手,这里先上Integer的构造源码:


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

Integer类中提供了两个构造函数,分别针对构造参数为基本类型int和引用类型String。这两个方法都是给当前的实例的value属性赋值,参数为int类型的构造器直接将参数赋值给value属性,参数为String是将parseInt(String s, int radix)方法的返回值赋值。JDK1.5之后,java提供了自动装箱和自动拆箱的功能。自动装箱也就是调用了Integer类的一个静态方法valueOf方法,先看源码:

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);
}

源码中有一个IntegerCache,这一个私有的内部类。这个类缓存了low - high之间数字的包装类。关于这个类的分析在下面,反正你需要记住它把一些数字的包装类提前缓存了,如果判断成立就把缓存中的那个包装类返回,如果不则new一个新的。这里也就明白了下面问题的原因了:

Integer a = 100;
Integer b = 100;

Integer c = 200;
Integer d = 200;
        
System.out.println(a == b);//true
System.out.println(c == d);//false

通过javap -c/javap -verbose 命令可以查看字节码;红色圈圈里就是我们jdk5之后的基本类型的自动包装的字节码实现,可以看出,此处是调用了Integer.valueOf(..)方法的:说白了就是Integer a = 100 等价于Integer a = Integer.valueOf(100)

clipboard.png

二、IntegerCache:
先上源码:

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) {
          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);
      }
      high = h;
  
      cache = new Integer[(high - low) + 1];
      int j = low;
      for(int k = 0; k < cache.length; k++)
          cache[k] = new Integer(j++);
  }
  
  private IntegerCache() {}
  }

以上可以知道这个类是私有的且是静态的,并且他有三个被final修饰的静态filed外加一个静态块和一个私有的构造器;很简单很普通的一个类,被缓存的包装类就介于low - high之间,low的值已经写死-128,而high的值由你的虚拟机决定sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high"),既然是一个参数也就意味着你可以动态设置,具体怎么设置自行百度。然后在循环中将low - high之间数字的装箱后方法cache[]这个Integer类型的数组中。这样就完成了缓存。

三、toString(int i): 照例先上源码:

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);
}

这个方法内部调用了两个方法:stringSizegetChars,toString方法的实现也就是由这两个方法合作完成,stringSize实现上很是比较简单的,源码我就不上了,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。稍动头脑就能想明白,很巧妙的一个方法。然后来说说toString这个方法实现的最大功臣getChars这个方法,上源码:

 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;
    }
}

三个参数: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sig你的值放在char数组的首位buf [--charPos] = sign;。 最后来分析方法中的两个循环:whilefor,其实这两个循环做的事情一样。只是while循环来处理i>65535的情况,且每次取两位数:

buf [--charPos] = DigitOnes[r];
buf [--charPos] = DigitTens[r];

剩下的情况由for循环处理,且每次去一个数字。至于为什么这么做:// Fall thru to fast mode for smaller numbers,这是官方注释,意思就是真对小的数字使用快速方式。针对这块的理解我也是参考了知乎上的网友的回答java源码中Integer.class中有个getChars方法,里面有个52429是怎么确定的? 表示感谢。

至此Integer类的核心也就完了。就这吧!

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