[转]Java语言的细节

Java作为一门优秀的面向对象的程序设计语言,正在被越来越多的人使用。本文试图列出作者在实际开发中碰到的一些Java语言的容易被人忽视的细节,希望能给正在学习Java语言的人有所帮助。
 
1,拓宽数值类型会造成精度丢失吗?
    Java语言的8种基本数据类型中7种都可以看作是数值类型,我们知道对于数值类型的转换有一个规律:从窄范围转化成宽范围能够自动类型转换,反之则必须强制转换。请看下图:
byte-->short-->int-->long-->float-->double
char-->int
我们把顺箭头方向的转化叫做拓宽类型,逆箭头方向的转化叫做窄化类型。一般我们认为因为顺箭头方向的转化不会有数据和精度的丢失,所以Java语言允许自动转化,而逆箭头方向的转化可能会造成数据和精度的丢失,所以Java语言要求程序员在程序中明确这种转化,也就是强制转换。那么拓宽类型就一定不会造成数据和精度丢失吗?请看下面代码:
int i=2000000000;
int num=0;
for(float f=i;f<i+50;f++){
    num++;
}
System.out.println(num);
请考察以上代码输出多少?
如果你回答50 ,那么请运行一下,结果会让你大吃一惊!没错,输出结果是0,难道这个循环根本就没有执行哪怕一次?确实如此,如果你还不死心,我带你看一个更诧异的现象,运行以下代码,看输出什么?
int i=2000000000;
float f1=i;
float f2=i+50;
System.out.println(f1==f2);
    哈哈,你快要不相信你的眼睛了,结果竟然是true;难道f1和f2是相等的吗?是的,就是这样,这也就能解释为什么上一段代码输出的结果是0,而不是50了。那为什么会这样呢?关键原因在于你将int值自动提升为float时发生了数据精度的丢失,i的初始值是2000000000,这个值非常接近Integer.MAX_VALUE,因此需要用31位来精确表示,而float只能提供24位数据的精度(另外8位是存储位权,见IEEE745浮点数存储规则)。所以在这种自动转化的过程中,系统会将31位数据的前24位保留下来,而舍弃掉最右边的7位,所以不管是2000000000还是2000000050,舍弃掉最右边7位后得到的值是一样的。这就是为什么f1==f2的原因了。
    类似的这种数值拓宽类型的过程中会造成精度丢失的还有两种情况,那就是long转化成float和long转化成double,所以在使用的时候一定要小心。
 
2,i=i+1和i+=1完全等价吗?
    可能有很多程序员认为i+=1只是i=i+1的简写方式,其实不然,它们一个使用简单赋值运算,一个使用复合赋值运算,而简单赋值运算和复合赋值运算的最大差别就在于:复合赋值运算符会自动地将运算结果转型为其左操作数的类型。看看以下的两种写法,你就知道它们的差别在哪儿了:
  (1) byte i=5;
      i+=1;
  (2) byte i=5;
      i=i+1;
    第一种写法编译没问题,而第二种写法却编译通不过。原因就在于,当使用复合赋值运算符进行操作时,即使右边算出的结果是int类型,系统也会将其值转化为左边的byte类型,而使用简单赋值运算时没有这样的优待,系统会认为将i+1的值赋给i是将int类型赋给byte,所以要求强制转换。理解了这一点后,我们再来看一个例子:
  byte b=120;
  b+=20;
  System.out.println("b="+b);
  说到这里你应该明白了,上例中输出b的值不是140,而是-116。因为120+20的值已经超出了一个byte表示的范围,而当我们使用复合赋值运算时系统会自动作类型的转化,将140强转成byte,所以得到是-116。由此可见,在使用复合赋值运算符时还得小心,因为这种类型转换是在不知不觉中进行的,所以得到的结果就有可能和你的预想不一样。
 
3,位移运算越界怎么处理
    考察下面的代码输出结果是多少?
    int a=5;
    System.out.println(a<<33);
    按照常理推测,把a左移33位应该将a的所有有效位都移出去了,那剩下的都是零啊,所以输出结果应该是0才对啊,可是执行后发现输出结果是10,为什么呢?因为Java语言对位移运算作了优化处理,Java语言对a<<b转化为a<<(b%32)来处理,所以当要移位的位数b超过32时,实际上移位的位数是b%32的值,那么上面的代码中a<<33相当于a<<1,所以输出结果是10。
 
4,判断奇数
  以下的方法判断某个整数是否是奇数,考察是否正确:
   public boolean isOdd(int n){
       return (n%2==1);
   }
   很多人认为上面的代码没问题,但实际上这段代码隐藏着一个非常大的BUG,当n的值是正整数时,以上的代码能够得到正确结果,但当n的值是负整数时,以上方法不能做出正确判断。例如,当n=-3时,以上方法返回false。因为根据Java语言规范的定义,Java语言里的求余运算符(%)得到的结果与运算符左边的值符号相同,所以,-3%2的结果是-1,而不是1。那么上面的方法正确的写法应该是:
   public boolean isOdd(int n){
       return (n%2!=0);
   }
 
5,可以让i!=i吗?
在本题中,要求你声明一个i值,使得以下程序输出"No i!=i":
//在此声明i,并赋值。
if(i==i){
      System.out.println("Yes i==i");
  }else{
      System.out.println("No i!=i");
  }
 
    当你看到这个命题的时候一定会以为我疯了,或者Java语言疯了。这看起来是绝对不可能的,一个数怎么可能不等于它自己呢?或许就真的是Java语言疯了,不信请将i做出以下声明,再运行上面的代码。
  double i=0.0/0.0;
    上面的代码输出"No i!=i",为什么会这样呢?关键在0.0/0.0这个值,在IEEE 754浮点算术规则里保留了一个特殊的值用来表示一个不是数字的数量。这个值就是NaN("Not a Number"的缩写),对于所有没有良好定义的浮点计算都将得到这个值,比如:0.0/0.0;其实我们还可以直接使用Double.NaN来得到这个值。在IEEE 754规范里面规定NaN不等于任何值,包括它自己。所以就有了i!=i的代码。
 
6,2.0-1.1==0.9吗?
 考察下面的代码:
 double a=2.0,b=1.1,c=0.9;
 if(a-b==c){
   System.out.println("YES!");
 }else{
   System.out.println("NO!");
 }
以上代码输出的结果是多少呢?你认为是“YES!”吗?那么,很遗憾的告诉你,不对,Java语言再一次欺骗了你,以上代码会输出“NO!”。为什么会这样呢?其实这是由实型数据的存储方式决定的。我们知道实型数据在内存空间中是近似存储的,所以2.0-1.1的结果不是0.9,而是0.88888888889。所以在做实型数据是否相等的判断时要非常的谨慎。一般来说,我们不建议在代码中直接判断两个实型数据是否相等,如果一定要比较是否相等的话我们也采用以下方式来判断:
  if(Math.abs(a-b)<1e-5){
     //相等
  }else{
    //不相等
  }
上面的代码判断a与b之差的绝对值是否小于一个足够小的数字,如果是,则认为a与b相等,否则,不相等。

posted on 2008-06-13 14:41 金家寶 阅读(486) 评论(2)  编辑  收藏 所属分类: Java

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# re: [转]Java语言的细节 2008-06-13 15:54 ~上善若水~

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# re: [转]Java语言的细节 2008-06-15 13:50 ZelluX

Java Puzzlers上这种问题很多  回复  更多评论   


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