Java隨談（六）## 我們真的理解 Java 裡的整型嗎？

我們真的理解 Java 裡的整型嗎

整型是我們日常生活中最常用到的基礎資料型別，看這篇文章之前，我想問：

我們真的像自己認為的那麼理解 Java 內的整型嗎？

也許看完本篇文章你就有自己的答案。

C 語言 提供瞭如下的整型

學習 Java 的整型之前，讓我們看看它的前輩——C 語言的實現。

讓我們更好地瞭解它的設計。

資料型別	佔用位元組	取值範圍
signed char	1 byte(8 bit)	-2^7, 2^7-1
signed short	2 byte(16 bit)	-2^15, 2^15-1
signed int	4 byte(32 bit)	-2^31, 2^31-1
signed long	4 byte(32 bit)	-2^31, 2^31-1
signed long long	8 byte(64 bit)	-2^63, 2^63-1
unsigned char	1 byte(8 bit)	0, 2^8-1
unsigned short	2 byte(16 bit)	0, 2^16-1
unsigned int	4 byte(32 bit)	0, 2^32-1
unsigned long	4 byte(32 bit)	0, 2^32-1
unsigned long long	8 byte(64 bit)	0, 2^64-1

Java 提供瞭如下整型

Java 則簡單了很多。

資料型別	佔用位元組	取值範圍
byte	1 byte(8 bit)	-2^7, 2^7-1
short	2 byte(16 bit)	-2^15, 2^15-1
int	4 byte(32 bit)	-2^31, 2^31-1
long	8 byte(64 bit)	-2^63, 2^63-1

Java 和 C 整型的區別

1. C的整型大小與作業系統的位數直接相關， 需要通過 sizeof 運算子先算出預設位數。 Java統一了位數。

2. C的整型存在 unsigned 和 signed 的區別，而 Java 只有 signed。

   優勢：更簡單，不會遇到 unsigned 和 signed 整型進行運算的隱式轉換問題。

   劣勢：如果碰到 unsigned 的整型，會用儲存容量更大的來儲存。

   例子

   • unsigned byte 在 Java 中儲存為 short
   • unsigned short 在 Java 中儲存為 int
   • unsigned int 在 Java 中儲存為 long
   • unsigned long 在 Java 中儲存為 BigDecimal

   注： java 8 新增了 unsigned 相關的API，可以通過API計算。
   或採用 Guava 的 unsigned整數實現。 例如（com.google.common.primitives.UnsignedInteger）

3. C 語言存在的整型溢位問題， 而 java.lang.Math包 提供了 xxxExact() 方法。

java 的裝箱問題

原始資料型別	佔用位元組	包裝類	佔用位元組
byte	1 byte(8 bit)	Byte	16 byte(128 bit)
short	2 byte(16 bit)	Short	16 byte(128 bit)
int	4 byte(32 bit)	Integer	16 byte(128 bit)
long	8 byte(64 bit)	Long	16 byte(128 bit)

包裝類的劣勢

1. 在資料密集型操作中，記憶體消耗會對效能產生巨大影響
2. 基礎型別存在預設值，而包裝類可能存在 null，引起空指標異常
3. 基礎型別可以通過 == 判斷大小，包裝型別判斷大小需要用 equals() 方法

包裝類的優勢

1. 包裝類會快取例項，減小記憶體消耗。
   比如： Integer 會快取 -128， 127內的例項
2. 支援新特性，比如泛型，lambda表示式。
3. 包裝類提供了物件操作，封裝了一些實用的方法
   比如：
   • Integer 繼承了 Number 類， 可以和其他的 Number 子類進行轉化
   • Integer 實現了 Comparable 介面
   • Integer 存在 unsigned API （java8）
   • Integer 提供了轉化為二、八、十六進位制的 API
   • Integer 提供了構造方法，並在其中校驗了入參是否合法
   • Integer 提供了四則運算等算數API

Java 並不完美，它可以更好

從現在往回追溯，Java 的 Integer 事實上源於一個妥協。由於 java 號稱完全物件導向，而在最初的版本中卻存在 byte, short, int, long, char, boolean, float, double 這八種原始資料型別（primitive data types）。

在 Java 中我們無法寫出類似下面的程式碼

    3.toString();

而在一些更加純粹的面嚮物件語言，則可以實現上述程式碼。
例如 Scala

    3.toString();

引用

1. Java Notes For Professionals.pdf
2. Java 語言規範

感謝

希望對你有所幫助！