探索Integer.toBinaryString源码

不解驱动着你

一般情况下我是不会主动去看源码的，除非是写专门的主题或者是遇到不懂的难题。果然了，于是带着好奇心尝试理解下源码，一会我先抛出问题，要是有同学一下子就明白了那就可以不用往下看了！还有一个前提就是最好对原码、补码、反码有所了解，因为计算机操作的数据就是以二进制的形式存在的，准确的说是用补码的形式来计算的！

    public class URShift {
        public static void main(String[] args) {
            int i = -1;
            System.out.println("①:" + Integer.toBinaryString(i));

            i >>>= 10;
            System.out.println("②:" + Integer.toBinaryString(i));

            long l = -1;
            System.out.println("③：" + Long.toBinaryString(l));

            l >>>= 10;
            System.out.println("④：" + Long.toBinaryString(l));

            short s = -1;
            System.out.println("⑤：" + Integer.toBinaryString(s));

            s >>>= 10;
            System.out.println("⑥：" + Integer.toBinaryString(s));

            byte b = -1;
            System.out.println("⑦：" + Integer.toBinaryString(b));

            b >>>= 10;
            System.out.println("⑧：" + Integer.toBinaryString(b));
        }
    }

①：11111111111111111111111111111111
②：1111111111111111111111
③：1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
④：111111111111111111111111111111111111111111111111111111
⑤：11111111111111111111111111111111
⑥：11111111111111111111111111111111
⑦：11111111111111111111111111111111
⑧：11111111111111111111111111111111

源码

Integer.toBinaryString内部实现的方法主要有两个：numberOfLeadingZeros formatUnsignedInt，剩下的就无关紧要了，所以接下来的内容主要围绕着两个方法来讲。

    public static int numberOfLeadingZeros(int i) {
        if (i == 0)
            return 32;
        int n = 1;
        if (i >>> 16 == 0) { n += 16; i <<= 16; }
        if (i >>> 24 == 0) { n +=  8; i <<=  8; }
        if (i >>> 28 == 0) { n +=  4; i <<=  4; }
        if (i >>> 30 == 0) { n +=  2; i <<=  2; }
        n -= i >>> 31;
        return n;
    }

开始之前在复习下计算机的原码、补码、反码的相关计算，举个简单的例子。

为了方便理解，我们采用假设的方式来引导读者。针对numberOfLeadingZeros方法假设入参i = 1，以下分多个步骤来分析该方法，在分析方法之前先跟读者说下该方法的主要作用是：获取该二进制从左侧开始数连续0的个数，有了这个个数就能构建数组的大小去存储有效的数据，二进制中前置位为0的话是不会存储的。

• ① 判断i是否等于0，结果很明显，此时i = 1，n = 1；

• ② 判断i左移16位后是否等于0，计算如下：

很显然，结果是等于0，故此时n = 17，而i又做了计算，如下：

• ③ 不管是byte还是short类型，它们在移位之前都会被转换成int类型，再进行计算，所以它们的位数也是32位。好奇的地方来了，为啥要左移16位呢，而相等后又要右移16位呢？一开始我也不太懂要这么做，后面看了一片文章觉得应该跟算法有关系，准确的说用的是二分法，就比如有10位数字，利用10位的一半5来做为开头，而后做完逻辑后又取剩下位数的一半来继续做逻辑运算，直接结束。有了以上的两个前提，所以先左移16位，若等于0的话，则说明该二进制左侧至少有连续的16个0，相当于32位中的前16位已经计算好了，接下来就应该计算剩下的16位，因为目前连续的0个数是至少有16位，还有剩下16位不知道情况，所以有可能有更多的0连续。那么问题来了，怎么才能知道后16位的情况呢？准确的来说应该是怎么知道后16位有多少个连续0，这就很明确了，直接计算后16位等于多少不就可以知道结果了吗？是的，就是这么回事，利用二分法，应该是后16位中取前8位来计算，也就是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 计算下划线的数字中包含几位连续的0，一般想的话直接会把上面下划线中的数字直接右移8位即可得到结果，可以是可以，只不过写的代码会有很多重复，你要判断多个if-else，而if里头又有if-else，看着很恶心，所以还是算法吊，这边的右移16位是为了跟下一个判断做一个对应。

• ④ 判断i左移24位后是否等于0，相当于计算上面提到的下划线中的数据内容，计算如下：

结果等于0，此时n = 25,而i又做了计算，如下：

相当于准备要计算最后的8位了，那么就看下一个判断语句了。

• ⑤ 判断i左移28位，这边就不在一一做运算了，结果n = 29。

• ⑥ 判断i左移30，结果n = 31。

• ⑦ 计算 n = n - i >>> 31，i右移31位后等于0，所以n最终等于31位，刚好说明从左侧开始有连续的31个0。

接下来讨论另外一个方法formatUnsignedInt，紧接着上面假设后得出的结果，所以mag = 1，表示该数值的有效位是1位，故将会构建长度为1的数组，对于任意数据，最小的长度就是1，而对于最大的长度就要看具体的数值了。好了，formatUnsignedInt方法中入参为val = 1, shift = 1, buf = new char[1], offset = 0, len = 1。在分析之前先说下该方法的主要作用，其实也没啥可说的，就是将数组解析成二进制后并放入到数组中。

• ① charPos = 1表示有效位的个数，radix = 2表示要转换成二进制的基数，若是要转换后八进制，则radix=8,同理，十六进制radix=16，不过你们也知道二进制的数只有0、1，同理就不阐述其他进制了，mask = 1,一般我们要将十进制转换成其他进制的话，只需要&(与)上对应的进制基数即可得到结果，就好比是八进制的话就&7、十六进制的话就&15，这是最快得到十六进制表示的数值。

• ② 由于要将数组转换成二进制，故&1，根据得到的索引值查找数组当中对应的某个值，然后在数组的最高位上进行存储，相当于越低位应该放在越高位上，正好与二进制的格式相对应，相信不难理解。

• ③ 计算完上一个数后，开始右移动，对于八进制的话应该是右移3位，因为3位数表示1位八进制，同理，对于十六进制应该是右移4位，因为4位数表示1位十六进制，这边是二进制，故右移1位。

• ④ 判断移位后数值是否等于0，毕竟等于0的话咱们就没必要计算了，所以结果会依次循环计算该数值并移位，直到最后。

• ⑤ 每次计算都是把计算结果放到数组当中去，所以buf就是最后的结果，最后在将其转成字符串输出。

结束语

源码在适当的情况下还是需要去看的，笔者正在一步一步往这里靠近，努力加强自己的硬实力！加油自己，加油每一个人！

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来源： https://www.cnblogs.com/zlia/p/14157349.html