JDK源码之Integer类——numberOfLeadingZeros()方法
Posted 二木成林
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了JDK源码之Integer类——numberOfLeadingZeros()方法相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
方法功能：获取指定整数转换成二进制后的前导零的个数。
比如数字3的二进制是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011，那么可以得到它的前置0有30位，最后两位是11。
该方法的源码如下：
/**
* Returns the number of zero bits preceding the highest-order
* ("leftmost") one-bit in the two's complement binary representation
* of the specified {@code int} value. Returns 32 if the
* specified value has no one-bits in its two's complement representation,
* in other words if it is equal to zero.
*
* <p>Note that this method is closely related to the logarithm base 2.
* For all positive {@code int} values x:
* <ul>
* <li>floor(log<sub>2</sub>(x)) = {@code 31 - numberOfLeadingZeros(x)}
* <li>ceil(log<sub>2</sub>(x)) = {@code 32 - numberOfLeadingZeros(x - 1)}
* </ul>
*
* @param i the value whose number of leading zeros is to be computed
* @return the number of zero bits preceding the highest-order
* ("leftmost") one-bit in the two's complement binary representation
* of the specified {@code int} value, or 32 if the value
* is equal to zero.
* @since 1.5
*/
public static int numberOfLeadingZeros(int i) {
// HD, Figure 5-6
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;
}对该方法进行注释：
/**
* 回指定int值的二进制补码二进制表示形式中最高位（“最左端”）一位之前的零位数目。 如果指定值的二进制补码表示中没有一位（即等于零），则返回32。
* 注意，此方法是密切相关的数底2对所有正int值x：
* floor（log 2 （x））= 31 - numberOfLeadingZeros(x)
* ceil（log 2 （x））= 32 - numberOfLeadingZeros(x - 1)
* 比如数字3的二进制是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011，那么可以得到它的前置0有30位，最后两位是11
* 比如数字8的二进制是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000，那么可以得到它的前置0有28位，最后四位是1000
* 参考链接：https://blog.csdn.net/cnds123321/article/details/117338989
*
* @param i 要计算前导零个数的值
* @return 指定的int值的二进制补码二进制表示形式中（"最左端"）一位之前的零位数目；如果该值等于0，则为32位
*/
public static int numberOfLeadingZeros(int i) {
// 如果传入的数是0，那么32位二进制一定都是0，所以直接返回32即可，不需要再进行下面的操作
if (i == 0)
return 32;
// 局部变量，统计前导零的个数，初始值为1，即至少存在1个，因为0个情况已经被上面的if判断排除了
int n = 1;
// 这个思路就是二分查找，首先把32位的数分为高低16位，如果非零值位于高16位，后续再将高16位继续二分为高低8位，一直二分到集合中只有1个元素
/*
将i无符号右移16位后，有二种情况：
第一种情况，i=0，则第一个非零值位于低16位，i至少有16个前导0，同时将i左移16位（把低16位移到原高16位的位置，这样情况1和情况2就能统一后续的判断方式）
例如：数字123的二进制是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1011，无符号右移16位后二进制是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000，表明第一个非零值在低16位
第二种情况，i!=0,则第一个非零值位于高16位，后续在高16位中继续判断
*/
// 只是判断当i无符号右移16位后是否等于0，如果等于0则表示第一个非零值在低16位，如果不等于则表示第一个非零值在高16位
if (i >>> 16 == 0) {
// 执行到这里，表示第一个非零值在低16位，那么表示数字i的高16位全是0，也就是说至少有16个前导0，用n记录起来
n += 16;
// 既然i的第一个非零值在低16位，那么将i左移16位，将低16位移动到原来高16位的位置，继续判断
// 例如：数字123的二进制是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1011，左移16位后二进制是0000 0000 0111 1011 0000 0000 0000 0000
i <<= 16;
}
// 判断第一个非零值是否在高8位，如果i>>>24==0为true表示第一个非零值在低8位，为false表示在高8位
if (i >>> 24 == 0) {
// 执行到这里，表示第一个非零值在低8位，那么表示数字i的高8位全是0，也就是说至少有8个前导0，用n记录起来
n += 8;
// 既然i的第一个非零值在低8位，那么将i左移8位，将低8位移动到原来高8位的位置，继续判断
// 例如：数字123的二进制是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1011
// 左移16位后二进制是 0000 0000 0111 1011 0000 0000 0000 0000
// 又左移8位后二进制是 0111 1011 0000 0000 0000 0000 0000 0000
i <<= 8;
}
// 判断第一个非零值是否在高4位，如果i>>>28==0为true表示第一个非零值在低4位，为false表示在高4位
if (i >>> 28 == 0) {
// 执行到这里，表示第一个非零值在低4位，那么表示数字i的高4位全是0，也就是说至少有4个前导0，用n记录起来
n += 4;
// 既然i的第一个非零值在低4位，那么将i左移4位，将低4位移动到原来高4位的位置，继续判断
// 例如：数字1的二进制是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
// 左移16位后二进制是 0000 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0000
// 又左移8位后二进制是 0000 0001 0000 0000 0000 0000 0000 0000
// 又左移4位后二进制是 0001 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
i <<= 4;
}
// 判断第一个非零值是否在高2位，如果i>>>30==0为true表示第一个非零值在低2位，为false表示在高2位
if (i >>> 30 == 0) {
// 执行到这里，表示第一个非零值在低2位，那么表示数字i的高2位全是0，也就是说至少有2个前导0，用n记录起来
n += 2;
// 既然i的第一个非零值在低2位，那么将i左移2位，将低2位移动到原来高2位的位置，继续判断
// 例如：数字1的二进制是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
// 左移16位后二进制是 0000 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0000
// 又左移8位后二进制是 0000 0001 0000 0000 0000 0000 0000 0000
// 又左移4位后二进制是 0001 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
// 又左移2位后二进制是 0100 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
i <<= 2;
}
// i >>> 31是判断第一个非零值是否在高1位，如果在高1位则i>>>31得到的结果是1，如果在低1位则i>>>31得到的结果是0
// n由于是从1开始的，所以这里需要减，如果是从0开始，就需要加
n -= i >>> 31;
// 返回统计的前导零个数
return n;
}其实这个方法就是利用位运算求前导零的个数，思路就是不断进行二分来记录统计前导零的出现次数。
画了一个图，可能方便理解些：
以上是关于JDK源码之Integer类——numberOfLeadingZeros()方法的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
JDK源码之Integer类——rotateRight()方法
JDK源码之Integer类——rotateLeft()方法
JDK源码之Integer类——numberOfLeadingZeros()方法