27剖析包装类 (中) 剖析Integer.png

位翻转

• 概念
  位翻转就是将int当做二进制，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
• 用法

public static int reverse(int i) public static int reverseBytes(int i)

• 案例

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));

输出：

10010001101000101011001111000
11110011010100010110001001000
78563412

• 实现原理
  reverseBytes
  源码

public static int reverseBytes(int i) {
    return ((i >>> 24)           ) |
           ((i >>   8) &   0xFF00) |
           ((i <<   8) & 0xFF0000) |
           ((i << 24));
}

过程0x12345678为例
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
这四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。
reverse
源码

public static int reverse(int i) {
    // HD, Figure 7-1
    i = (i & 0x55555555) << 1 | (i >>> 1) & 0x55555555;
    i = (i & 0x33333333) << 2 | (i >>> 2) & 0x33333333;
    i = (i & 0x0f0f0f0f) << 4 | (i >>> 4) & 0x0f0f0f0f;
    i = (i << 24) | ((i & 0xff00) << 8) |
        ((i >>> 8) & 0xff00) | (i >>> 24);
    return i;
}

思路
高效实现位翻转的基本思路，首先交换相邻的单一位，然后以两位为一组，再交换相邻的位，接着是四位一组交换、然后是八位、十六位，十六位之后就完成了
注释指的图

HD, Figure 7-1.png

过程
x & 0x55555555就是取x的奇数位
x & 0xAAAAAAAA就是取x的偶数位
x & 0x33333333就是取x以两位为一组的低半部分
x & 0xCCCCCCCC就是取x以两位为一组的高半部分
reverse是在充分利用CPU的这些特性，并行高效的进行相邻位的交换

循环移位

• 概念
  rotateLeft是循环左移，rotateRight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
• 用法

public static int rotateLeft(int i, int distance)

public static int rotateRight(int i, int distance) 

• 案例

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))

输出：

34567812
78123456

• 实现原理
• 源码

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);
}

这两个函数中令人费解的是负数，如果distance是8，那 i>>>-8是什么意思呢？其实，实际的移位个数不是后面的直接数字，而是直接数字的最低5位的值，或者说是直接数字 & 0x1f的结果。之所以这样，是因为5位最大表示31，移位超过31位对int整数是无效的。
其最低5位是11000，十进制就是24，所以i>>>-8就是i>>>24，i<<8 | i>>>24就是循环左移8位
上面代码中，i>>>-distance就是 i>>>(32-distance)，i<<-distance就是i<<(32-distance)

valueOf的实现

• 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);
}

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，保存了从-128到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到127，则直接从IntegerCache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
所以缓存的对象可以安全的被共享。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，在<设计模式>这本著作中，它被赋予了一个名字，叫享元模式