Java Integer,一个简单的Integer还有什么要介绍的呢?它有一些二进制操作,包括位翻转和循环移位等,另外,我们也分析一下它的valueOf实现。为什么要关心实现代码呢?大部分情况下,确实不用关心,会用它就可以了,我们主要是学习其中的二进制操作。二进制是计算机的基础,但代码往往晦涩难懂,我们希望对其有一个更为清晰深刻的理解。
1.位翻转
Integer有两个静态方法,可以按位进行翻转:
public static int reverse(int i)
public static int reverseBytes(int i)
位翻转就是将int当作二进制,左边的位与右边的位进行互换,reverse是按位进行互换, reverseBytes是按byte进行互换,我们来看个例子:
public class coolcou {
public static void main(String[] args) {
int a = 0x12345678;
System.out.println(Integer.toBinaryString(a));
int r = Integer.reverse(a);
System.out.println(Integer.toBinaryString(r));
int rb = Integer.reverseBytes(a);
System.out.println(Integer.toHexString(rb));
}
}
a是整数,用十六进制赋值,首先输出其二进制字符串,接着输出reverse后的二进制,最后输出reverseBytes后的十六进制,输出为:
reverseBytes是按字节翻转,78是十六进制表示的一个字节,12也是,所以结果78563412是比较容易理解的。二进制翻转初看是不对的,这是因为输出不是32位,输出时忽略了前面的0,我们补齐32位再看:
00010010001101000101011001111000
00011110011010100010110001001000
这次结果就对了。这两个方法是怎么实现的呢?
先来看reverseBytes的代码:
public static int reverseBytes(int i) {
return ((i >>> 24) ) |
((i >> 8) & 0xFF00) |
((i << 8) & 0xFF0000) |
((i << 24));
}
代码比较晦涩,以参数i等于0x12345678为例,我们来分析执行过程:
i>>>24
无符号右移,最高字节挪到最低位,结果是0x00000012;(i>>8) & 0xFF00
,左边第二个字节挪到右边第二个,i>>8
结果是0x00123456,再进行& 0xFF00
,保留的是右边第二个字节,结果是0x00003400;(i << 8) & 0xFF0000
,右边第二个字节挪到左边第二个,i<<8
结果是0x34567800,再进行& 0xFF0000
,保留的是右边第三个字节,结果是0x00560000;i<<24
,结果是0x78000000,最右字节挪到最左边。
这4个结果再进行或操作|
,结果就是0x78563412,这样,通过左移、右移、与和或操作,就达到了字节翻转的目的。
2.循环移位
Integer有两个静态方法可以进行循环移位:
public static int rotateLeft(int i, int distance)
public static int rotateRight(int i, int distance)
rotateLeft方法是循环左移,rotateRight方法是循环右移,distance是移动的位数。所谓循环移位,是相对于普通的移位而言的,普通移位,比如左移2位,原来的最高两位就没有了,右边会补0,而如果是循环左移两位,则原来的最高两位会移到最右边,就像一个左右相接的环一样。看个例子:
int a = 0x12345678;
int b = Integer.rotateLeft(a, 8);
System.out.println(Integer.toHexString(b));
int c = Integer.rotateRight(a, 8);
System.out.println(Integer.toHexString(c));
b是a循环左移8位的结果,c是a循环右移8位的结果,所以输出为:
这两个函数的实现代码为:
public static int rotateLeft(int i, int distance) {
return (i << distance) | (i >>> -distance);
}
public static int rotateRight(int i, int distance) {
return (i >>> distance) | (i << -distance);
}
3. valueOf的实现
前面提到,创建包装类对象时,可以使用静态的valueOf方法,也可以直接使用new,但建议使用valueOf方法,为什么呢?我们来看Integer的valueOf的代码(基于Java 7):
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);
}
它使用了IntegerCache,这是一个私有静态内部类,如代码所示。
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() {}
}
IntegerCache表示Integer缓存,其中的cache变量是一个静态Integer数组,在静态初始化代码块中被初始化,默认情况下,保存了-128~127
共256个整数对应的Integer对象。
在valueOf代码中,如果数值位于被缓存的范围,即默认-128~127
,则直接从Integer-Cache中获取已预先创建的Integer对象,只有不在缓存范围时,才通过new创建对象。
通过共享常用对象,可以节省内存空间,由于Integer是不可变的,所以缓存的对象可以安全地被共享。Boolean、Byte、Short、Long、Character都有类似的实现。这种共享常用对象的思路,是一种常见的设计思路,它有一个名字,叫享元模式,英文叫Flyweight,即共享的轻量级元素。
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