剖析 JDK 源码：揭秘 Integer.bitCount() 的奥秘

2023-12-13 02:57:16

Java 语言中，Integer.bitCount() 方法可谓统计整数值中二进制 1 位数量的利器。为了深入理解其内部运作机制，本文将深入探究 JDK 源码，逐一解析三种不同的实现方式，为您呈现该方法的精妙之处。

方法一：逐位与运算

思路：将二进制的每一位依次与 1 作与运算，统计 "1" 的数量。算法复杂度为 O(n)，其中 n 为二进制位数。

public static int bitCount(int i) {
    int count = 0;
    while (i != 0) {
        if ((i & 1) != 0) {
            count++;
        }
        i >>>= 1;
    }
    return count;
}

方法二：减一与运算

思路：将整数减一后与原数作与运算，达到将原二进制最低位 "1" 重置为 "0" 的目的。此时算法复杂度为 O(n)，但 n 为二进制中 "1" 的个数。

public static int bitCount(int i) {
    int count = 0;
    while (i != 0) {
        i = i & (i - 1);
        count++;
    }
    return count;
}

方法三：位组统计

思路：先每两位一组统计二进制中的 "1"，然后每四位一组统计 "1"，接着是 8 位、... 依次类推，将统计结果相加即可。

public static int bitCount(int i) {
    i = i - ((i >>> 1) & 0x55555555);
    i = (i & 0x33333333) + ((i >>> 2) & 0x33333333);
    i = (i + (i >>> 4)) & 0x0f0f0f0f;
    i = i + (i >>> 8);
    i = i + (i >>> 16);
    return i & 0x7f;
}