JAVA中令人眼花撩乱的数字魔法

来自:程序员孤独烟(微信号:guduyan_zrj),作者:孤独烟

五月的深圳空气中弥漫起初夏的味道,淡淡的,暖暖的。春日里不太张扬的阳光也掺入这股气息…(烟哥好文采!)
这天,烟哥愉快的喝着霸气芝士莓莓莓。一边东张西望,寻找着可以装13的机会。一切正如下面这张图这样


这时,小刘出现了!没错,就是那个大家期待的小刘出现了!她拿着一本《XXXjava笔试指南》来找烟哥。
只见小刘娴熟的打开这本书,望着整本书满满的笔记,烟哥不禁猜测道:"小刘如此热衷于学习,一定还是单身。"

想到这里,烟哥不禁更有回答的动力了(没错,我就是这种人!)

缓存问题

小刘翻到某一页后,指出下面这样一道题

public static void main(String[] args){
 Integer a = 50;
 Integer b = 50;
 Integer c = 150;
 Integer d = 150;
 System.out.println(a==b);
 System.out.println(c==d);
}

输出结果为

true
false

然后询问烟哥具体缘由。
烟哥看完以后,内心正(wei)直(suo)的笑了笑,心里想道:"这不是几年前的老题目了么,怎么现在还在考!"
烟哥回答道:"其实很简单,原理是下面这样滴!"
JAVA编译器编译Integer a = 50的时候,被翻译成Integer a = Integer.valueOf(50);

valueOf的源码是下面这样的

看到了嘛,Integer内部有一个IntegerCache缓存。对于值范围在-128到127之间的数,会进行缓存。因此a和b范围在-128到127之间,所以指向的是同一个对象,所以判断结果是true。而c和d在128之外,所以每次都是返回一个新对象,所以判断结果是false
听到这里,小刘似乎很满意的准备打道回府。
"不行,怎么能这样让小刘离开。我得多和小刘说说话!"
于是,烟哥说道:"小刘啊,其实java笔试里关于数值方面的陷阱,可以玩出很多花样,你了解多少?"
很自然的,小刘的表情是下面这样的

越界问题

烟哥说道:"这样吧,先问你一个问题。Math.abs(Integer.MIN_VALUE))的结果是正数还是负数?"
小刘:"Math.abs是绝对值运算,结果应该是正数吧。"
烟哥:"不对,还是负数。Integer的范围为-2147483648~2147483647。不过我们先来看一眼abs函数的源码,如下所示"

public static int abs(int a) {
    return (a < 0) ? -a : a;
}

烟哥:"看了源码,其实很明显,绝对值运算的原理是判断这个数是否大于零,如果小于零则取负值。OK,回到我们题目。"

Integer.MIN_VALUE,它的十六进制表示是 0x80000000。其符号位为1,其余所有的位都是0。取负数(反码+1)则为 0x7fffffff+1,也就是 0x80000000。你会发现对Integer.MIN_VALUE取负值还是本身。因此,结果还是负数。

小刘:"那你这套理论对LongShortByte都成立么?"
烟哥:"是的,都是成立的,原理都一样。你可以回去测试一下如下代码"

Short num =(short)Math.abs(Short.MIN_VALUE));
System.out.println(num);

小刘望着这些代码,陷入了思考…
突然,小刘回答道:"好像,之前我有看到一个题目是这样的。是否存在一个数i,可以使其满足i+1<i,这样看来,这个i就是Integer.MAX_VALUE,因为加完1就溢出了变为负值了。"
听小刘说道这里,烟哥换了一个角度问:"是否存在一个数,满足i != 0 && i == -i"
小刘想了下,机智的回答道:"其实还是Integer.MIN_VALUE,原因你刚才说过了!"
唉,没想到小刘领悟如此的快!

浮点奥秘

烟哥感慨小刘领悟速度的同时,加大难度问道:"是否存在一个数,满足i==i+1?"
小刘突然懵了,答道:"好像..似乎..应该一个数永远不会等于自己加一。"
看见小刘懵圈的眼神,烟哥只见自己装13的目的已经达到,便不再卖关子…
烟哥回答道:"有没听过一句话,无穷大加一个常数还是无穷大!所以,下面的例子输出为true"

double i = Double.POSITIVE_INFINITY;
System.out.println(i == i+1);

小刘反怼烟哥,说道:"其实,无穷大减去一个常数也是无穷大。所以下面例子也是输出为true,而且无穷小也有类似的特性。"

double i = Double.POSITIVE_INFINITY;
System.out.println(i == i-1);

烟哥满意的点了点头,感慨小刘成长真快!
突然,灵光一闪,烟哥补充道:"你知不知道有一个数可以满足i!=i?"
小刘再次陷入了深思…嘴里嘟囔道:"奇怪,还有一个数可以自己不等于自己么?"
望着小刘愁眉苦脸的眼神 ,烟哥答道:"对,有一个不是数值的值,它就是NaN,翻译过来就是(Not a Number),因此下面的输出是为true!"

double i = Double.NaN;
System.out.println(i != i);

结局

在烟哥一阵装13后,决定暴露自己的本性。问道:"小刘,你有对象了么?"
小刘答道:"烟哥,你是个好人,然而我已经有对象了!"
"Boom!"


(本文完!)

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