读JavaAPI源代码——整数和字符串间的转换

读JavaAPI源代码——整数和字符串间的转换

如果让您亲自动手来来写一个Integer中的toString()方法和parseInt()方法，您会怎么写？
请您先动手写toString()方法。

我对于toString()的思路：
1.首先需要得到这个Integer数值的位数，所以肯定有一个getIntegerSize()的private方法
2.然后要把这个Integer数值转化为一个字符数组，所以也要有一个getChars()的private方法
3.最后只要把这个字符数组转化为字符串返回即可

在编写完我们的代码，再确定对于现在自己的实力，已经没有再做优化的可能之后，再来看Integer中的toString()来领教一下高手的代码是怎么写的。

下面是这个过程中最重要的一步：将数值转成字符数组；
其中用使用来三个表(DigitOnes、DigitTens、digits)作为表驱动法(在代码大全上看到过，但还没用过：P)的快速索引来加快代码的执行效率。

 /**
  * @param i 被转十进制数
  * @param index 这个十进制数的总位数
  * @param buf 用来存储转化后的结果
  */
 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;
      r = i - ( ( q << 6 ) + ( q << 5 ) + ( q << 2 ) ); // 高效实现 r = i - ( q * 100 );
      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 ); //实现 q = i / 10（其中使用整数乘法后再移位来代替浮点数的乘法(q * 0.1)，但对于现在的CPU来说不        //知是否还是整数乘法较快？)
      r = i - ( ( q << 3 ) + ( q << 1 ) );  //高效实现 r = i - ( q * 10 ) ...
      buf [ --charPos ] = digits [ r ];
      i = q;
      if ( i == 0 ) break;
  }
  if ( sign != 0 ) {
      buf [ --charPos ] = sign;
  }
 }

在给出DigitOnes、DigitTens、digits的三个表之后，我相信看懂这段代码应该是比较简单的事情了（可以写一个具体的数字，比如666666带进去试一下）。但是采用上面的代码来实现仍然存在一个缺陷，就是Integer.MIN_VALUE是不能采用这种方式来转换的。以为当其转化为整数后将要超出Integer的最大范围，所以在toString()方法中还要加入预防措施。

/**
 * All possible chars for representing a number as a String
 */
 final static char[] digits = {
  '0' , '1' , '2' , '3' , '4' , '5' ,
  '6' , '7' , '8' , '9' , 'a' , 'b' ,
  'c' , 'd' , 'e' , 'f' , 'g' , 'h' ,
  'i' , 'j' , 'k' , 'l' , 'm' , 'n' ,
  'o' , 'p' , 'q' , 'r' , 's' , 't' ,
  'u' , 'v' , 'w' , 'x' , 'y' , 'z'
 };
 
 /**
  * 传入一个二位十进制数，返回其十位上的数值
  */
 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',
 } ;
 
 /**
  * 传入一个二位十进制数，返回其个位上的数值
  */
 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',
 } ;

虽然API的实现耗费了不少空间，但是其效率要比我写的要快多了（- -!!）。如果大家不明白上面的位移操作符可以看：Java中的位移运算符

对于得到一个整数数值的位数，我采用了的是不断取余操作(不知道多少兄弟和我想到一块儿去了，^ ^。但是取余操作效率相比之下要慢上不少)。那么API是如何快速得到一个整数数值的位数的呢？其中又采用了表驱动法来取代if-else：

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;
 }

 好了，现在是时候来看一下toString()方法了
 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( 0, size, buf );
 }

这样toString()方法就实现了。

接下来请大家动手写parseInt()的方法：
下面是我的思路
1.首先自然也是要取得这个字符串的长度,不过这里很简单，直接使用String的length()方法就可以了
2.取出字符串中的第一个字符，判断是否是正负符号。如果不是的话则判断是否符合整数的条件,由于
这里取出的整数和ASCII码相差48，取出的数需要减去48之后，再加入到result中，然后将result * 10
3.不断循环，知道result的长度达到字符串的长度，或者result的值超越的整数的最大范围，则退出程序。

以下是API中的源码(省略其中转为其他进制数的代码)：

 public static int parseInt( String s )
            throws NumberFormatException {
  if ( s == null ) {
      throw new NumberFormatException( "null" );
  }
  
  int result = 0;
  boolean negative = false;
  int i = 0;
  int len = s.length();
  int limit = -Integer.MAX_VALUE;
  int multmin; //用来放置整数的最大范围
  int digit;
  int radix = 10;
  
  if ( len > 0 ) {
      char firstChar = s.charAt( 0 );
      if ( firstChar < '0' ) { // Possible leading "+" or "-"
          if ( firstChar == '-' ) {
              negative = true;
              limit = Integer.MIN_VALUE;
          } else if ( firstChar != '+' )
              throw NumberFormatException.forInputString( s );
  
          if ( len == 1 ) // Cannot have lone "+" or "-"
              throw NumberFormatException.forInputString( s );
          i++;
      }
      multmin = limit / radix;
      while ( i < len ) {
          // Accumulating negatively avoids surprises near MAX_VALUE
          digit = Character.digit( s.charAt( i++ ), radix ); //这一步应该是符合我的思路的第二条，我想如果应用上面的digits表应该也可以轻易做到
          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;
 }