JDK源碼分析----Integer

1. Integer的緩存技術

JDK1.5後Java引入了自動裝箱和自動拆箱技術，

Integer ina = 2;
Integer inb = 2;
System.out.println("裝箱後 "+（ina == inb）);
Integer inc = 200;
Integer ind = 200;
System.out.println("裝箱後"+(inc == ind));

上面的執行結果分別爲true和false.爲什麼兩次裝箱結果不同呢？這是由於java的Integer在實現時有這樣一個內部類，

    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() {}
    }

不難發現，-128到127之間的整數會在第一次使用時（類加載時）被放在一個叫cache的數組裏。當然這個大小區間可以改變JVM的設置來改變。

並且，Integer的靜態方法valueOf(int i)也使用了該數組。

   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);
    }

2. 一個整數在給定進制的字符串表示

toString(int i , int radix)

char buf[] = new char[33];
		boolean negative = (i < 0);
		int charPos = 32;
		if(negative)
		{
			i = -i;
		}

		while(i >= radix)
		{
			buf[charPos--] = digits[i%radix];
			i = i / radix;
		}
		buf[charPos] = digits[i];
		if(negative)
		{
			buf[--charPos] = '-';
		}
		return new String(buf, charPos, (33 - charPos));

以上是核心代碼，實際上在JDK源碼裏是統一化成負數處理。筆者覺得這不符合習慣，此次改爲統一化爲正數處理。至於這裏爲什麼數組長度爲33也是明顯的，因爲java裏int有32位，加上可能的符號位。

3. 一個整數的長度

static int stringSize(int x)

這個函數不是個public權限的函數，作爲內部工具方法使用。

    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;
    }

這個方法的實現是很巧妙的，避免除法、求餘等，判斷條件簡單，效率高（採用靜態field分析，而不是負責邏輯判斷可以明顯提高效果）。（int 最大長只有10）

4. toString()的實現

可能有人覺得上面的toString(int i, int radix)已經是通用算法了，但是JDK在並沒有這樣(即radix是10的情況），而是採用了效率更高的方法。

   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);
    }

這個算法的核心是getChars的實現，即將一個整數高效地逐位存入一個char數組中。

 static void getChars(int i, int index, char[] buf) {
        int q, r;
        int charPos = index;
        char sign = 0;

        if (i < 0) {
            sign = '-';
            i = -i;
        }

   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];
        }

這個處理大數部分，其中DigitOnes和DigitTens分別如下，

    final static char [] DigitTens = {
        '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0',
        '1', '1', '1', '1', '1', '1', '1', '1', '1', '1',
        '2', '2', '2', '2', '2', '2', '2', '2', '2', '2',
        '3', '3', '3', '3', '3', '3', '3', '3', '3', '3',
        '4', '4', '4', '4', '4', '4', '4', '4', '4', '4',
        '5', '5', '5', '5', '5', '5', '5', '5', '5', '5',
        '6', '6', '6', '6', '6', '6', '6', '6', '6', '6',
        '7', '7', '7', '7', '7', '7', '7', '7', '7', '7',
        '8', '8', '8', '8', '8', '8', '8', '8', '8', '8',
        '9', '9', '9', '9', '9', '9', '9', '9', '9', '9',
        } ;

    final static char [] DigitOnes = {
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        } ;

上面while部分的思想是，DigitOnes是代表個位，DigitTens代表十位，每次r可以迭代兩位（r就是除以100的餘數）。至於移位運算，是爲了提高運算速度，q*100 = q*(2^6) +q*(2^5)  + q*(2^2) = 64q+32q+4q.

然後對小數採用更快速的方式，

    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;
        }

上面操作的作用是q得到i截斷個位的值.(q = i / 10 ).至於採用上述複雜的移位的目的是提高速度(>>>無符號右移).