JDK1.8源码(二)——java.lang.Integer 类

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也很常用的类 Integer。

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

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　　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)

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

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

public Integer(String s) throws NumberFormatException {
    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
}

public static int parseInt(String s, int radix) throws NumberFormatException{
    //如果转换的字符串如果为null，直接抛出空指针异常
    if (s == null) {
        throw new NumberFormatException("null");
    }
    //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
    if (radix < Character.MIN_RADIX) {
        throw new NumberFormatException("radix " + radix +
                                        " less than Character.MIN_RADIX");
    }
    //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
    //也就是最高只能有36进制数
    if (radix > Character.MAX_RADIX) {
        throw new NumberFormatException("radix " + radix +
                                        " greater than Character.MAX_RADIX");
    }
    int result = 0;
    boolean negative = false;
    int i = 0, len = s.length();//len是待转换字符串的长度
    int limit = -Integer.MAX_VALUE;//limit = -2147483647
    int multmin;
    int digit;
    //如果待转换字符串长度大于 0 
    if (len > 0) {
        char firstChar = s.charAt(0);//获取待转换字符串的第一个字符
        //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'
        if (firstChar < '0') {  
            if (firstChar == '-') {//如果第一个字符是'-'
                negative = true;
                limit = Integer.MIN_VALUE;
            } else if (firstChar != '+')//如果第一个字符是不是 '+'，直接抛出异常
                throw NumberFormatException.forInputString(s);

            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 
                throw NumberFormatException.forInputString(s);
            i++;
        }
        multmin = limit / radix;
        //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
        //比如 parseInt("2abc",16) = 2*16的3次方+10*16的2次方+11*16+12*1 
        //parseInt("123",10) = 1*10的2次方+2*10+3*1 
        while (i < len) {
            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 {//如果待转换字符串长度小于等于0，直接抛出异常
        throw NumberFormatException.forInputString(s);
    }
    //根据第一个字符得到的正负号，在结果前面加上符号
    return negative ? result : -result;
}

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);
}

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;
    }

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：

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;
        }
    }

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);
}

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。

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

反编译生成的class文件：

 Integer a = new Integer(128);
 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();

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

     public int hashCode() {
         return value;
     }

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

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

compareTo 方法内部直接调用 compare 方法：

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

如果 x < y 返回 -1

如果 x == y 返回 0

如果 x > y 返回 1

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

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