从JDK源码角度看Byte

撸了今年阿里、腾讯和美团的面试,我有一个重要发现…….

作者:超人汪小建(seaboat)

出处:https://blog.csdn.net/wangyangzhizhou/column/info/16032


Java的Byte类主要的作用就是对基本类型byte进行封装,提供了一些处理byte类型的方法,比如byte到String类型的转换方法或String类型到byte类型的转换方法,当然也包含与其他类型之间的转换方法。

主要实现代码如下:

    public final class Byte extends Number implements Comparable<Byte> {

        public static final byte   MIN_VALUE = -128;

        public static final byte   MAX_VALUE = 127;

        public static final int SIZE = 8;

        public static final int BYTES = SIZE / Byte.SIZE;

        private final byte value;

        public static final Class<Byte>     TYPE = (Class<Byte>) Class.getPrimitiveClass("byte");

        public Byte(byte value) {
            this.value = value;
        }

        public Byte(String s) throws NumberFormatException {
            this.value = parseByte(s, 10);
        }

        public static String toString(byte b) {
            return Integer.toString((int)b, 10);
        }

        private static class ByteCache {
            private ByteCache(){}

            static final Byte cache[] = new Byte[-(-128) + 127 + 1];

            static {
                for(int i = 0; i < cache.length; i++)
                    cache[i] = new Byte((byte)(i - 128));
            }
        }

        public static byte parseByte(String s, int radix)
            throws NumberFormatException {
            int i = Integer.parseInt(s, radix);
            if (i < MIN_VALUE || i > MAX_VALUE)
                throw new NumberFormatException(
                    "Value out of range. Value:\"" + s + "\" Radix:" + radix);
            return (byte)i;
        }

        public static byte parseByte(String s) throws NumberFormatException {
            return parseByte(s, 10);
        }

        public static Byte valueOf(byte b) {
            final int offset = 128;
            return ByteCache.cache[(int)b + offset];
        }

        public static Byte valueOf(String s, int radix)
            throws NumberFormatException {
            return valueOf(parseByte(s, radix));
        }

        public static Byte valueOf(String s) throws NumberFormatException {
            return valueOf(s, 10);
        }

        public static Byte decode(String nm) throws NumberFormatException {
            int i = Integer.decode(nm);
            if (i < MIN_VALUE || i > MAX_VALUE)
                throw new NumberFormatException(
                        "Value " + i + " out of range from input " + nm);
            return valueOf((byte)i);
        }

        public byte byteValue() {
            return value;
        }

        public short shortValue() {
            return (short)value;
        }

        public int intValue() {
            return (int)value;
        }

        public long longValue() {
            return (long)value;
        }

        public float floatValue() {
            return (float)value;
        }

        public double doubleValue() {
            return (double)value;
        }

        public String toString() {
            return Integer.toString((int)value);
        }

        public int hashCode() {
            return Byte.hashCode(value);
        }

        public static int hashCode(byte value) {
            return (int)value;
        }

        public boolean equals(Object obj) {
            if (obj instanceof Byte) {
                return value == ((Byte)obj).byteValue();
            }
            return false;
        }

        public int compareTo(Byte anotherByte) {
            return compare(this.value, anotherByte.value);
        }

        public static int compare(byte x, byte y) {
            return x - y;
        }

        public static int toUnsignedInt(byte x) {
            return ((int) x) & 0xff;
        }

        public static long toUnsignedLong(byte x) {
            return ((long) x) & 0xffL;
        }


    }

变量

    public static final byte   MIN_VALUE = -128;
    public static final byte   MAX_VALUE = 127;
    public static final int SIZE = 8;
    public static final int BYTES = SIZE / Byte.SIZE;
    private final byte value;
    public static final Class<Byte>     TYPE = (Class<Byte>) Class.getPrimitiveClass("byte");
  • MIN_VALUE静态变量表示byte能取的最小值,值为-128,被final修饰说明不可变;
  • 类似的还有MAX_VALUE,表示byte的最大值为127。
  • SIZE用来表示于二进制补码形式的byte值的比特数,值为8,静态变量且不可变。
  • BYTES用来表示于二进制补码形式的byte值的字节数,值为1,静态变量且不可变。
  • 由于是对byte的封装,所以必定要有一个变量来保存byte的值,即value,同样它也被final修饰说明不可变。
  • TYPE的toString的值是byte
    Class的getPrimitiveClass是一个native方法,在Class.c中有个Java_java_lang_Class_getPrimitiveClass方法与之对应,所以JVM层面会通过JVM_FindPrimitiveClass函数会根据”byte”字符串获得jclass,最终到Java层则为Class<Byte>
    JNIEXPORT jclass JNICALL
    Java_java_lang_Class_getPrimitiveClass(JNIEnv *env,
                                           jclass cls,
                                           jstring name)
    {
        const char *utfName;
        jclass result;

        if (name == NULL) {
            JNU_ThrowNullPointerException(env, 0);
            return NULL;
        }

        utfName = (*env)->GetStringUTFChars(env, name, 0);
        if (utfName == 0)
            return NULL;

        result = JVM_FindPrimitiveClass(env, utfName);

        (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, name, utfName);

        return result;
    }

TYPE执行toString时,逻辑如下,则其实是getName函数决定其值,getName通过native方法getName0从JVM层获取名称,

    public String toString() {
            return (isInterface() ? "interface " : (isPrimitive() ? "" : "class "))
                + getName();
        }

getName0根据一个数组获得对应的名称,JVM根据Java层的Class可得到对应类型的数组下标,比如这里下标为8,则名称为”byte”。

    const char* type2name_tab[T_CONFLICT+1] = {
      NULL, NULL, NULL, NULL,
      "boolean",
      "char",
      "float",
      "double",
      "byte",
      "short",
      "int",
      "long",
      "object",
      "array",
      "void",
      "*address*",
      "*narrowoop*",
      "*conflict*"
    };

parseByte方法

两个parseByte方法,主要看第一个即可,第一个参数是待转换的字符串,第二个参数表示进制数,这里的转换其实是调了Integer的parseInt方法,返回值再判断是不是在byte的最小值和最大值之间。怎么更好理解这个参数呢?举个例子,Byte.parseByte("100",10)表示十进制的100,所以值为100,而Byte.parseByte("100",2)表示二进制的100,所以值为4。另外如果Byte.parseByte("1000",10)会抛出java.lang.NumberFormatException异常。

        public static byte parseByte(String s, int radix)
            throws NumberFormatException {
            int i = Integer.parseInt(s, radix);
            if (i < MIN_VALUE || i > MAX_VALUE)
                throw new NumberFormatException(
                    "Value out of range. Value:\"" + s + "\" Radix:" + radix);
            return (byte)i;
        }

        public static byte parseByte(String s) throws NumberFormatException {
            return parseByte(s, 10);
        }

构造函数

包含两种构造函数,分别可以传入byte和String类型。它是通过调用parseByte方法进行转换的,所以转换逻辑与上面的parseByte方法一样。

        public Byte(byte value) {
            this.value = value;
        }

        public Byte(String s) throws NumberFormatException {
            this.value = parseByte(s, 10);
        }

toString方法

一个是静态方法一个是非静态方法,但两个方法转换的效果是一样的,都是以十进制形式转换。

        public static String toString(byte b) {
            return Integer.toString((int)b, 10);
        }
        public String toString() {
            return Integer.toString((int)value);
        }

ByteCache内部类

ByteCache是Byte的一个内部类,它其实就是一个包含了byte所有可能值的Byte数组,对于byte来说其实它的可能值就是从-128到127,一共256个,所以我们只需要实例化256个Byte对象就可以表示所有可能的byte。而且这些都是静态且final的,避免重复的实例化和回收。

    private static class ByteCache {
            private ByteCache(){}

            static final Byte cache[] = new Byte[-(-128) + 127 + 1];

            static {
                for(int i = 0; i < cache.length; i++)
                    cache[i] = new Byte((byte)(i - 128));
            }
        }

valueOf方法

有三个valueOf方法,主要看下面这个,因为ByteCache包含了所有byte可能值的Byte对象,直接从ByteCache的数组中获取对应的Byte对象即可。

    public static Byte valueOf(byte b) {
        final int offset = 128;
        return ByteCache.cache[(int)b + offset];
    }

decode方法

decode方法主要作用是解码字符串转成Byte型,比如Byte.decode("11")的结果为11,而Byte.decode("0x11")结果为17,因为后面的是十六进制,它会根据实际情况进行解码。

        public static Byte decode(String nm) throws NumberFormatException {
            int i = Integer.decode(nm);
            if (i < MIN_VALUE || i > MAX_VALUE)
                throw new NumberFormatException(
                        "Value " + i + " out of range from input " + nm);
            return valueOf((byte)i);
        }

xxxValue方法

包括shortValue、intValue、longValue、floatValue和doubleValue等方法,其实就是转换成对应的类型。

hashCode方法

hashCode方法很简单,就是直接返回int类型的值。

        public int hashCode() {
            return Byte.hashCode(value);
        }

        public static int hashCode(byte value) {
            return (int)value;
        }

equals方法

比较是否相同时先判断是不是Byte类型再比较值。

        public boolean equals(Object obj) {
            if (obj instanceof Byte) {
                return value == ((Byte)obj).byteValue();
            }
            return false;
        }

compare方法

通过相减来比较,大于0则说明x大于y。

        public static int compare(byte x, byte y) {
            return x - y;
        }

无符号转换

包括转成无符号int型和无符号long型。

        public static int toUnsignedInt(byte x) {
            return ((int) x) & 0xff;
        }

        public static long toUnsignedLong(byte x) {
            return ((long) x) & 0xffL;
        }
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