Java随谈（六）我们真的理解 Java 里的整型吗？
整型是我们日常生活中最常用到的基础数据类型，看这篇文章之前，我想问：
我们真的像自己认为的那么理解 Java 内的整型吗？
也许看完本篇文章你就有自己的答案。
C 语言 提供了如下的整型
学习 Java 的整型之前，让我们看看它的前辈——C 语言的实现。
让我们更好地了解它的设计。
| 数据类型 | 占用字节 | 取值范围 |
|---|---|---|
| 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 提供了如下整型
Java 则简单了很多。
| 数据类型 | 占用字节 | 取值范围 |
|---|---|---|
| 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 整型的区别
-
C的整型大小与操作系统的位数直接相关， 需要通过 sizeof 运算符先算出默认位数。 Java统一了位数。
-
C的整型存在 unsigned 和 signed 的区别，而 Java 只有 signed。
优势：更简单，不会遇到 unsigned 和 signed 整型进行运算的隐式转换问题。
劣势：如果碰到 unsigned 的整型，会用存储容量更大的来存储。
例子
- unsigned byte 在 Java 中存储为 short
- unsigned short 在 Java 中存储为 int
- unsigned int 在 Java 中存储为 long
- unsigned long 在 Java 中存储为 BigDecimal
注： java 8 新增了 unsigned 相关的API，可以通过API计算。
或采用 Guava 的 unsigned整数实现。 例如（com.google.common.primitives.UnsignedInteger） -
C 语言存在的整型溢出问题， 而 java.lang.Math包 提供了 xxxExact() 方法。
java 的装箱问题
| 原始数据类型 | 占用字节 | 包装类 | 占用字节 |
|---|---|---|---|
| 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) |
包装类的劣势
- 在数据密集型操作中，内存消耗会对性能产生巨大影响
- 基础类型存在默认值，而包装类可能存在 null，引起空指针异常
- 基础类型可以通过 == 判断大小，包装类型判断大小需要用 equals() 方法
包装类的优势
- 包装类会缓存实例，减小内存消耗。
比如： Integer 会缓存 -128， 127内的实例 - 支持新特性，比如泛型，lambda表达式。
- 包装类提供了对象操作，封装了一些实用的方法
比如：- Integer 继承了 Number 类， 可以和其他的 Number 子类进行转化
- Integer 实现了 Comparable 接口
- Integer 存在 unsigned API （java8）
- Integer 提供了转化为二、八、十六进制的 API
- Integer 提供了构造方法，并在其中校验了入参是否合法
- Integer 提供了四则运算等算数API
Java 并不完美，它可以更好
从现在往回追溯，Java 的 Integer 事实上源于一个妥协。由于 java 号称完全面向对象，而在最初的版本中却存在 byte, short, int, long, char, boolean, float, double 这八种原始数据类型（primitive data types）。
在 Java 中我们无法写出类似下面的代码
3.toString();
而在一些更加纯粹的面向对象语言，则可以实现上述代码。
例如 Scala
3.toString();
引用
- Java Notes For Professionals.pdf
- Java 语言规范
感谢
希望对你有所帮助！
