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本節繼續探討包裝類，主要介紹Integer類，下節介紹Character類，Long與Integer類似，就不再單獨介紹了，其他類基本已經介紹完了，不再贅述。
一個簡單的Integer還有什麼要介紹的呢？它有一些二進位制操作，我們來看一下，另外，我們也分析一下它的valueOf實現。
為什麼要關心實現程式碼呢？大部分情況下，確實不用關心，我們會用它就可以了，我們主要是為了學習，尤其是其中的二進位制操作，二進位制是計算機的基礎，但程式碼往往晦澀難懂，我們希望對其有一個更為清晰深刻的理解。
我們先來看按位翻轉。
位翻轉
用法
Integer有兩個靜態方法，可以按位進行翻轉：
public static int reverse(int i)
public static int reverseBytes(int i)
複製程式碼位翻轉就是將int當做二進位制，左邊的位與右邊的位進行互換，reverse是按位進行互換，reverseBytes是按byte進行互換。我們來看個例子：
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));
複製程式碼a是整數，用十六進位制賦值，首先輸出其二進位制字串，接著輸出reverse後的二進位制，最後輸出reverseBytes的十六進位制，輸出為：
10010001101000101011001111000
11110011010100010110001001000
78563412
複製程式碼reverseBytes是按位元組翻轉，78是十六進位制表示的一個位元組，12也是，所以結果78563412是比較容易理解的。
二進位制翻轉初看是不對的，這是因為輸出不是32位，輸出時忽略了前面的0，我們補齊32位再看：
00010010001101000101011001111000
00011110011010100010110001001000
複製程式碼這次結果就對了。
這兩個方法是怎麼實現的呢？
reverseBytes
來看reverseBytes的程式碼：(您在掘金APP中可能看到亂碼，掘金bug，您可以在手機瀏覽器中開啟，或者使用掘金PC版，或者關注我的公眾號"老馬說程式設計"）
public static int reverseBytes(int i) {
return ((i >>> 24) ) |
((i >> 8) & 0xFF00) |
((i << 8) & 0xFF0000) |
((i << 24));
}
複製程式碼以引數i等於0x12345678為例，我們來分析執行過程：
i>>>24 無符號右移，最高位元組挪到最低位，結果是 0x00000012。
(i>>8) & 0xFF00，左邊第二個位元組挪到右邊第二個，i>>8結果是 0x00123456，再進行 & 0xFF00，保留的是右邊第二個位元組，結果是0x00003400。
(i << 8) & 0xFF0000，右邊第二個位元組挪到左邊第二個，i<<8結果是0x34567800，再進行 & 0xFF0000，保留的是右邊第三個位元組，結果是0x00560000。
i<<24，結果是0x78000000，最右位元組挪到最左邊。
這四個結果再進行或操作|，結果就是0x78563412，這樣，通過左移、右移、與和或操作，就達到了位元組翻轉的目的。
reverse
我們再來看reverse的程式碼：
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;
}
複製程式碼這段程式碼雖然很短，但非常晦澀，到底是什麼意思呢？
程式碼第一行是一個註釋， "HD, Figure 7-1"，這是什麼意思呢？HD表示的是一本書，書名為Hacker's Delight，HD是它的縮寫，Figure 7-1是書中的圖7-1，這本書中，相關內容如下圖所示：
可以看出，Integer中reverse的程式碼就是拷貝了這本書中圖7-1的程式碼，這個程式碼的解釋在圖中也說明了，我們翻譯一下。
高效實現位翻轉的基本思路，首先交換相鄰的單一位，然後以兩位為一組，再交換相鄰的位，接著是四位一組交換、然後是八位、十六位，十六位之後就完成了。這個思路不僅適用於二進位制，十進位制也是適用的，為便於理解，我們看個十進位制的例子，比如對數字12345678進行翻轉，
第一輪，相鄰單一數字進行互換，結果為：
21 43 65 87
第二輪，以兩個數字為一組交換相鄰的，結果為：
43 21 87 65
第三輪，以四個數字為一組交換相鄰的，結果為：
8765 4321
翻轉完成。
對十進位制而言，這個效率並不高，但對於二進位制，卻是高效的，因為二進位制可以在一條指令中交換多個相鄰位。
這行程式碼就是對相鄰單一位進行互換：
x = (x & 0x55555555) << 1 | (x & 0xAAAAAAAA) >>> 1;
複製程式碼5的二進位制是0101，0x55555555的二進位制表示是：
01010101010101010101010101010101
複製程式碼x & 0x55555555就是取x的奇數位。
A的二進位制是1010，0xAAAAAAAA的二進位制表示是：
10101010101010101010101010101010
複製程式碼x & 0xAAAAAAAA就是取x的偶數位。
(x & 0x55555555) << 1 | (x & 0xAAAAAAAA) >>> 1;
複製程式碼表示的就是x的奇數位向左移，偶數位向右移，然後通過|合併，達到相鄰位互換的目的。這段程式碼可以有個小的優化，只使用一個常量0x55555555，後半部分先移位再進行與操作，變為：
(i & 0x55555555) << 1 | (i >>> 1) & 0x55555555;
複製程式碼同理，如下程式碼就是以兩位為一組，對相鄰位進行互換：
i = (i & 0x33333333) << 2 | (i & 0xCCCCCCCC)>>>2;
複製程式碼3的二進位制是0011，0x33333333的二進位制表示是：
00110011001100110011001100110011
複製程式碼x & 0x33333333就是取x以兩位為一組的低半部分。
C的二進位制是1100，0xCCCCCCCC的二進位制表示是：
11001100110011001100110011001100
複製程式碼x & 0xCCCCCCCC就是取x以兩位為一組的高半部分。
(i & 0x33333333) << 2 | (i & 0xCCCCCCCC)>>>2;
複製程式碼表示的就是x以兩位為一組，低半部分向高位移，高半部分向低位移，然後通過|合併，達到交換的目的。同樣，可以去掉常量0xCCCCCCCC，程式碼可以優化為：
(i & 0x33333333) << 2 | (i >>> 2) & 0x33333333;
複製程式碼同理，下面程式碼就是以四位為一組，進行交換。
i = (i & 0x0f0f0f0f) << 4 | (i >>> 4) & 0x0f0f0f0f;
複製程式碼到以八位為單位交換時，就是位元組翻轉了，可以寫為如下更直接的形式，程式碼和reverseBytes基本完全一樣。
i = (i << 24) | ((i & 0xff00) << 8) |
((i >>> 8) & 0xff00) | (i >>> 24);
複製程式碼reverse程式碼為什麼要寫的這麼晦澀呢？或者說不能用更容易理解的方式寫嗎？比如說，實現翻轉，一種常見的思路是，第一個和最後一個交換，第二個和倒數第二個交換，直到中間兩個交換完成。如果資料不是二進位制位，這個思路是好的，但對於二進位制位，這個效率比較低。
CPU指令並不能高效的操作單個位，它操作的最小資料單位一般是32位（32位機器），另外，CPU可以高效的實現移位和邏輯運算，但加減乘除則比較慢。
reverse是在充分利用CPU的這些特性，並行高效的進行相鄰位的交換，也可以通過其他更容易理解的方式實現相同功能，但很難比這個程式碼更高效。
迴圈移位
用法
Integer有兩個靜態方法可以進行迴圈移位：
public static int rotateLeft(int i, int distance)
public static int rotateRight(int i, int distance)
複製程式碼rotateLeft是迴圈左移，rotateRight是迴圈右移，distance是移動的位數，所謂迴圈移位，是相對於普通的移位而言的，普通移位，比如左移2位，原來的最高兩位就沒有了，右邊會補0，而如果是迴圈左移兩位，則原來的最高兩位會移到最右邊，就像一個左右相接的環一樣。我們來看個例子：
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))
複製程式碼b是a迴圈左移8位的結果，c是a迴圈右移8位的結果，所以輸出為：
34567812
78123456
複製程式碼實現程式碼
這兩個函式的實現程式碼為：
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);
}
複製程式碼這兩個函式中令人費解的是負數，如果distance是8，那 i>>>-8是什麼意思呢？其實，實際的移位個數不是後面的直接數字，而是直接數字的最低5位的值，或者說是直接數字 & 0x1f的結果。之所以這樣，是因為5位最大表示31，移位超過31位對int整數是無效的。
理解了移動負數位的含義，我們就比較容易上面這段程式碼了，比如說，-8的二進位制表示是：
11111111111111111111111111111000
複製程式碼其最低5位是11000，十進位制就是24，所以i>>>-8就是i>>>24，i<<8 | i>>>24就是迴圈左移8位。
上面程式碼中，i>>>-distance就是 i>>>(32-distance)，i<<-distance就是i<<(32-distance)。
按位查詢、計數
Integer中還有其他一些位操作，包括：
public static int signum(int i)
複製程式碼檢視符號位，正數返回1，負數返回-1，0返回0
public static int lowestOneBit(int i)
複製程式碼找從右邊數第一個1的位置，該位保持不變，其他位設為0，返回這個整數。比如對於3，二進位制為11，二進位制結果是01，十進位制就是1，對於20，二進位制是10100，結果就是00100，十進位制就是4。
public static int highestOneBit(int i)
複製程式碼找從左邊數第一個1的位置，該位保持不變，其他位設為0，返回這個整數。
public static int bitCount(int i)
複製程式碼找二進位制表示中1的個數。比如20，二進位制是10100，1的個數是2。
public static int numberOfLeadingZeros(int i)
複製程式碼左邊開頭連續為0的個數。比如20，二進位制是10100，左邊有27個0。
public static int numberOfTrailingZeros(int i)
複製程式碼右邊結尾連續為0的個數。比如20，二進位制是10100，右邊有兩個0。
關於其實現程式碼，都有註釋指向Hacker's Delight這本書的相關章節，本文就不再贅述了。
valueOf的實現
上節我們提到，建立包裝類物件時，可以使用靜態的valueOf方法，也可以直接使用new，但建議使用valueOf，為什麼呢？我們來看valueOf的程式碼：
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);
}
複製程式碼它使用了IntegerCache，這是一個私有靜態內部類，程式碼如下所示：
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() {}
}
複製程式碼IntegerCache表示Integer快取，其中的cache變數是一個靜態Integer陣列，在靜態初始化程式碼塊中被初始化，預設情況下，儲存了從-128到127，共256個整數對應的Integer物件。
在valueOf程式碼中，如果數值位於被快取的範圍，即預設-128到127，則直接從IntegerCache中獲取已預先建立的Integer物件，只有不在快取範圍時，才通過new建立物件。
通過共享常用物件，可以節省記憶體空間，由於Integer是不可變的，所以快取的物件可以安全的被共享。Boolean/Byte/Short/Long/Character都有類似的實現。這種共享常用物件的思路，是一種常見的設計思路，在<設計模式>這本著作中，它被賦予了一個名字，叫享元模式，英文叫Flyweight，即共享的輕量級元素。
小結
本節介紹了Integer中的一些位操作，位操作程式碼比較晦澀，但效能比較高，我們詳細解釋了其中的一些程式碼，如果希望有更多的瞭解，可以根據註釋，檢視Hacker's Delight這本書。我們同時介紹了valueOf的實現，介紹了享元模式。
下一節，讓我們來探討Character。
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