JDK源码分析-Integer

　　Integer是平时开发中最常用的类之一，但是如果没有研究过源码很多特性和坑可能就不知道，下面深入源码来分析一下Integer的设计和实现。

Integer：

　　继承结构：

　　-Java.lang.Object

　　　　--java.lang.Number

　　　　　　---java.lang.Integer

　　其中父类Number是个抽象类，是所有数字类型相关的类的父类，例如

Double

、

Float

、

Integer

、

Long

和

Short。

　　Integer类还实现了Comparable接口用以比较两个Integer的大小。

//源码
public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer>

　　Integer类中规定了范围大小时在-2^31~2^31-1之间。

//源码
/**
* A constant holding the minimum value an {@code int} can
* have, -2<sup>31</sup>.
*/
@Native public static final int   MIN_VALUE = 0x80000000;

/**
* A constant holding the maximum value an {@code int} can
* have, 2<sup>31</sup>-1.
*/
@Native public static final int   MAX_VALUE = 0x7fffffff;

　　另外还有用来以二进制补码形式表示 int 值的比特位数的SIZE字段，表示基本类型

int

的

Class

实例的TYPE字段。

　　内部方法实现：

　　Integer大概实现了四五十个方法，下面结合源码分析一下平时常用又比较重要的几个方法。

　　首先构造一个Integer对象，Integer的构造方法非常简单直接传入一个int或者string即可。传入int是直接赋值给value字段保存。传入string是先把s通过parseInt方法转换成十进制int再赋值给value字段。

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

　　接下来看一下这个不简单的parseInt方法。

　　从方法签名就可以看出这个方法的作用是把传入的字符串s解析单做radix机制的字串来解析成十进制int值。并进行了一些异常处理。举个栗子：

parseInt("0", 10) returns 0
parseInt("473", 10) returns 473
parseInt("+42", 10) returns 42
parseInt("-0", 10) returns 0
parseInt("-FF", 16) returns -255
parseInt("1100110", 2) returns 102
parseInt("2147483647", 10) returns 2147483647
parseInt("-2147483648", 10) returns -2147483648
parseInt("2147483648", 10) throws a NumberFormatException
parseInt("99", 8) throws a NumberFormatException
parseInt("Kona", 10) throws a NumberFormatException
parseInt("Kona", 27) returns 411787

　　下面来看一下具体实现（为了更清楚的分析实现过程，文字都作为注释写在源代码里了）：

　　//源码，限于篇幅简化了源码格式。
　　public static int parseInt(String s, int radix) throws NumberFormatException {
//这里有这个警告是因为valueOf方法使用了parseInt方法和IntegerCache对象，
//因为valueOf在IntegerCache初始化之前使用导致异常情况。后面会详细分析。
/*
* WARNING: This method may be invoked early during VM initialization
* before IntegerCache is initialized. Care must be taken to not use
* the valueOf method.
*/

//下面三个if用来判断参数是否合法。radix大小在2~36之间。
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; //解析结果
boolean negative = false; //是否是负数
int i = 0, len = s.length(); //索引变量和字符串长度
int limit = -Integer.MAX_VALUE; //最大值限制
int multmin; //基数下的最小值
int digit; //记录每一位的数字

if (len > 0) {
char firstChar = s.charAt(0);
if (firstChar < '0') { // 判断是否带‘+’或‘-’
if (firstChar == '-') {
negative = true;
limit = Integer.MIN_VALUE;
} else if (firstChar != '+')
throw NumberFormatException.forInputString(s);

if (len == 1) // 格式非法，含有除了‘+’‘-’之外的字符。
throw NumberFormatException.forInputString(s);
i++;
}
multmin = limit / radix;
while (i < len) {
//利用了Character类中的digit非法，作用是解析一个字符。
digit = Character.digit(s.charAt(i++),radix);
//进行异常判断。
//这个解析字符串为数字的算法和平时想到的不太一样，是从字符串左边开始，初始化结果是0，
//其实是把结果算成负的，返回的时候再转回来。result -= digit;
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 {
throw NumberFormatException.forInputString(s);
}
return negative ? result : -result; //如果是负的就直接返回，因为算出来的已经是负数。
}

　　平时经常使用的Integer.parseInt(String s)也是基于这个方法实现的。只不过默认radix为10.

　　//源码
　　public static int parseInt(String s) throws NumberFormatException {
return parseInt(s,10);
}

　　接下来就来分析一下上面提到的，valueOf方法。一共有三个valueOf方法，只是传参不同。其中有两个的内部实现是依据valueOf(int i)和parseInt(String s, int radix)来实现的。

//源码
public static Integer valueOf(String s, int radix) throws NumberFormatException {
return Integer.valueOf(parseInt(s,radix));
}
public static Integer valueOf(String s) throws NumberFormatException {
return Integer.valueOf(parseInt(s, 10));
}

那就来分析一下valueOf(int i)方法就好了。

　　//源码
　　public static Integer valueOf(int i) {
if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
return new Integer(i);
}

可以看到这里使用到了IntegerCache缓存，IntegerCache默认缓存-128~127之间的Integer。IntegerCache是Integer类的静态内部类。

//源码
private static class IntegerCache {
static final int low = -128; //默认low=-128
static final int high; //high可以配置，通过 VM 参数-XX:AutoBoxCacheMax=<size>
//high可以配置，所以默认缓存-128~127，但是也可以缓存另外的常用数。
static final Integer cache[]; //缓存数组

//静态代码块，Integer类加载时就缓存。
static {
// high value may be configured by property
int h = 127; //默认127
String integerCacheHighPropValue =
sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high"); //读取VM参数配置。
if (integerCacheHighPropValue != null) {
try {
int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
i = Math.max(i, 127); //缓存大数
// Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1); //防止越界
} catch( NumberFormatException nfe) {
// If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
}
}
high = h;

cache = new Integer[(high - low) + 1]; //创建缓存数组。
int j = low;
for(int k = 0; k < cache.length; k++)
cache[k] = new Integer(j++); //缓存。

// range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
assert IntegerCache.high >= 127; //保证[-128, 127]在缓存范围内。
}

private IntegerCache() {}
}

下面看一段测试代码：

　　
　　//首先要明确一点，对象之间的==是比较内存地址，常数之间的比较是数值比较。
　　public static void main(String[] args) {
Integer num1 = new Integer(100);
Integer num2 = new Integer(100);
System.out.println(num1 == num2);//false,因为这两个对象是独立创建的，有自己的内存空间和地址。
Integer num3 = 100;
Integer num4 = 100;
System.out.println(num3 == num4);//true，常数之间比较数值。
Integer num5 = 128;
Integer num6 = 128;
System.out.println(num5 == num6);//false，自动装箱成对象，但是超过了默认的缓存范围，同第一个。如果是127就是true。
Integer num7 = 100;
Integer num8 = new Integer(100);
System.out.println(num7 == num8);//false，两个对象之间比较内存地址，不同的是num7通过自动装箱调用valueOf方法，指向缓存的100，而num8是指向自己内存空间里的100.
int num9 = 100;
Integer num10 = new Integer(100);
　　　　 System.out.println(num9 == num10);//true，Integer对象和int比较时，Integer会自动拆箱（intValue方法）成为int，变成两个数值比较。
Integer num11 = 100;
System.out.println(num9 == num11);//true，num11通过自动装箱调用valueOf方法指向缓存中的100，比较的时候缓存中的100对象自动拆箱成为数值100.
}

　　如果没有认真研究过Integer的缓存机制和自动拆箱装箱机制的话，这个程序的运行结果绝对会让你出乎意料。理解之后就OK了。

　　理解这个缓存机制也是非常重要的，因为如果程序中因为这个出现了bug那么如果不知道缓存机制估计到死也调不出来。

　　这里说一下关于Long，Short是和Integer机制类似，只不过不支持high的配置。Double，Float是没有缓存机制的，因为即使是-128~127之间的浮点数接近无穷大。

　　这一次的Integer类的源码分析就到这里，Integer类里还有一些关于反码、补码计算等位运算的方法。如果有兴趣或者开发中用到再来研究。