Java封神之路-拿下Byte

台上一分鐘，台下十年功

每當看到資深工程師寫代碼或是分享自己的心得的時候，內心無比仰慕，驚嘆大牛們為什麼能把技術研究的如此之透徹。就好比，電視劇電影里，我們見過太多了武林高手一出場，那必定是能放出大招扭轉乾坤，讓人振奮不已。
但是坐下來靜靜想想，各個行業各路精英的每一次光彩綻放，背後應該都是有大量的練習和思考，這個過程並不那麼光芒萬丈，甚至還有些枯燥。
同樣，如果想在Java這條路上封神，且不說封神，起碼讓自己對底層實現了解更加透徹，也是需要花費大量時間，下面就對今天看的內容做一個總結。主要看了java基本類庫下的java.lang.Byte。

Byte

繼承關係

可以看出，Byte繼承了Number類，實現了Comparable介面

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成員和方法：

Byte的取值範圍從-128~127，為什麼是這個區間，這是Java的基礎。

小補充
概念：java中用補碼錶示二進位數，補碼的最高位是符號位，最高位為「0」表示正數，最高位為「1」表示負數。
正數補碼為其本身；
負數補碼為其絕對值各位取反加1；
例如：
+21，其二進位表示形式是00010101，則其補碼同樣為00010101
-21，按照概念其絕對值為00010101，各位取反為11101010，再加1為11101011，即-21的二進位表示形式為11101011
步驟：

  • byte為一位元組8位，最高位是符號位，即最大值是01111111，因正數的補碼是其本身，即此正數為01111111
    十進位表示形式為127

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  • 最大正數是01111111，那麼最小負是10000000(最大的負數是11111111，即-1)

  • 10000000是最小負數的補碼錶示形式，我們把補碼計算步驟倒過來就即可。10000000減1得01111111然後取反10000000
    因為負數的補碼是其絕對值取反，即10000000為最小負數的絕對值，而10000000的十進位表示是128，所以最小負數是-128

  • 由此可以得出byte的取值範圍是-128到+127

    toString方法

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

    該方法返回String類型的對象。默認將byte類型的參數強轉為int類型，在10進位下的String類型的對象。

    內部靜態類ByteCache

    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)); }}

    這個很有意思，這是將Byte的最小最大取值都裝進一個Byte類型的緩存數組。
    靜態初始化代碼塊在第一次類被載入的時候執行，可以看到通過遍歷cache的長度，分別將-128到127共256個長度的數值塞入數組
    這個數組只會創建一次，後面每次使用都不用創建這個數組，這樣做更加節省內存。
    這個ByteCache是如何調用的。下面我們看看valueOf方法

    valueOf方法

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

    該方法主要是返回一個byte類型對應的包裝類型。
    寫一個測試方法，看看valueOf方法是如何使用巧妙使用ByteCache的

    private static void testByte() { System.out.println(Byte.toString(Byte.MAX_VALUE)); byte byteA = 1; byte byteB = 2; byte byteC = (byte)(byteA + byteB); System.out.println(Byte.valueOf(byteC));}

    通過調試我們可以發現

  • 程序運行到Byte.valueOf方法后，內部就會調用ByteCache類的cache方法

  • 進入ByteCache類，會初始化一個 static final類型的cache數組

  • 在靜態代碼塊中，為數組賦值
    當cache數組賦值完成，這時候我們看到數組大概張這樣

  • 測試代碼傳入的參數是3，這時候在valueOf方法中會加入一個偏移量，因為cache數組是從0開始的，要想數組的下標和數組的值保持一致，需要加上偏移量128，[(int)b+ offset]正好是131，而緩存數組cache[131]的值正好是3，所以返回Byte類型的3.


    小補充：這裡為什麼使用[(int)b + offset]而不是[b + offset]
    因為在Java中的byte，short，char進行計算時都會提升為int類型，所以這裡需要強轉為int類型。
    如果你寫下面一段代碼是不能編譯通過的

    byte a = 1;byte b = 2;byte c= a + b;

    這裡寫成這樣就可以通過編譯byte c = (byte)(a + b);(a +b)在相加的時候會自動提升為int，需要強轉為byte再賦值給c。

    parseByte方法

    與Integer中的valueOf和parseInt存在調用關係不同，Byte中的valueOf並沒有調用parseByte方法，而是直接使用了緩存數組。
    parseByte就是將String類型的字元轉為byte基本類型，注意這裡沒有轉為包裝類型Byte。

    byteValue intValue longValue shortValue floatValuedoubleValue

    作為一個byte返回該byte的值。這些方法都是繼承自Number類。進入Number類，我們發現這裡並沒有booleanValue，charValue。
    因為進入Boolean和Character我們發現，這兩個包裝類都沒有繼承自Number。

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