如何在 Java 8 和 Java 9 中使用无符号整数？答案

【问题标题】：How to use the unsigned Integer in Java 8 and Java 9?如何在 Java 8 和 Java 9 中使用无符号整数？
【发布时间】：2014-10-22 17:48:15
【问题描述】：

在 Oracle “原始数据类型”page 中，它提到 Java 8 增加了对无符号整数和长整数的支持：

int：默认情况下，int 数据类型为 32 位有符号二进制补码整数，最小值为 -2³¹，最大值为 2³¹-1。 在Java SE 8及以后的版本中，可以使用int数据类型来表示一个无符号的32位整数，最小值为0，最大值为2³²- 1. 使用Integer 类将int 数据类型用作无符号整数。有关更多信息，请参阅数字类部分。 compareUnsigned、divideUnsigned 等静态方法已添加到 Integer 类中，以支持无符号整数的算术运算。

long：long 数据类型是 64 位二进制补码整数。签名的long 的最小值为-2⁶³，最大值为2⁶³-1。 在 Java SE 8 及更高版本中，您可以使用 long 数据类型来表示无符号的 64 位 long，其最小值为 0，最大值为 2⁶⁴−1. 当您需要比 int 提供的值范围更广的值时，请使用此数据类型。 Long 类还包含 compareUnsigned、divideUnsigned 等方法，以支持无符号 long 的算术运算。

但是，我找不到声明无符号长整数或整数的方法。例如，以下代码给出了“文字超出范围”的编译器错误消息（当然，我使用的是 Java 8），而它应该在范围内（分配的值恰好是 2⁶⁴-1):

public class Foo {
    static long values = 18446744073709551615L;
    
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(values);
    }  
}

那么，有没有办法声明一个 unsigned int 或 long？

【问题讨论】：

Java 8 中的 Long.MAX_VALUE 常量返回什么？
没有无符号整数或无符号长类型。如果您使用其中一种新方法，该方法会将 32 位或 64 位整数视为无符号数。但仅此而已。变量的类型仍然是有符号的，你要记住你将它用作无符号数。他们没有添加无符号文字，但如果有足够多的人对它们进行错误处理，他们可能会将它们添加到 Java 9 中。 :)
除了添加新方法之外，他们并没有真正改变任何东西。
据我所知，他们所做的只是添加可以返回无符号值的方法，但不允许您声明无符号值。如果你问我有点傻，而且真的很痛苦。我想知道是否一种方法是使用 Integer.divideUnsigned，其中一个参数为 1，另一个是您想要视为无符号的任何数字。据我所知，会起作用，但似乎是一种非常愚蠢的做事方式。
@ajb 我怎样才能在“窃听”过程中提供任何帮助以最终在 Java 中看到正确的未签名？ :)

标签： java java-8 unsigned

【解决方案1】：

嗯，即使在 Java 8 中，long 和 int 仍然是有符号的，只有一些方法将它们视为无符号。如果你想像这样写无符号long 文字，你可以这样做

static long values = Long.parseUnsignedLong("18446744073709551615");

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(values); // -1
    System.out.println(Long.toUnsignedString(values)); // 18446744073709551615
}

【讨论】：

我看到的一个观察结果是排序已损坏。如果我要从某个系统（顺便说一下，Twitter 提供这样的 ID）并想要对它们进行排序，也许是因为我知道它们是按时间顺序排列的，那么 Long.MAX_VALUE 之外的所有内容实际上都会在 0 之前显示为负数使用 Java 的实现 :-(。相反，似乎还必须将其向下移动，以便 unsigned 0 映射到有符号的 Long.MIN_VALUE。
@DavidSmiley 好点。要对无符号长整数进行排序，请使用Long.compareUnsigned，或将该方法作为比较器传递给排序函数，

【解决方案2】：

根据您发布的文档和this blog post - 在无符号整数/长整数和有符号整数之间声明原语时没有区别。 “新支持”是在 Integer 和 Long 类中添加静态方法，例如Integer.divideUnsigned。如果您不使用这些方法，那么 2^63-1 以上的“无符号”long 只是一个带有负值的普通旧 long。

从快速浏览来看，似乎没有一种方法可以在 +/- 2^31-1 或 +/- 2^63-1 之外的范围内声明整数常量。您必须手动计算与超出范围的正值对应的负值。

【讨论】：

【解决方案3】：

    // Java 8
    int vInt = Integer.parseUnsignedInt("4294967295");
    System.out.println(vInt); // -1
    String sInt = Integer.toUnsignedString(vInt);
    System.out.println(sInt); // 4294967295

    long vLong = Long.parseUnsignedLong("18446744073709551615");
    System.out.println(vLong); // -1
    String sLong = Long.toUnsignedString(vLong);
    System.out.println(sLong); // 18446744073709551615

    // Guava 18.0
    int vIntGu = UnsignedInts.parseUnsignedInt(UnsignedInteger.MAX_VALUE.toString());
    System.out.println(vIntGu); // -1
    String sIntGu = UnsignedInts.toString(vIntGu);
    System.out.println(sIntGu); // 4294967295

    long vLongGu = UnsignedLongs.parseUnsignedLong("18446744073709551615");
    System.out.println(vLongGu); // -1
    String sLongGu = UnsignedLongs.toString(vLongGu);
    System.out.println(sLongGu); // 18446744073709551615

    /**
     Integer - Max range
     Signed: From −2,147,483,648 to 2,147,483,647, from −(2^31) to 2^31 – 1
     Unsigned: From 0 to 4,294,967,295 which equals 2^32 − 1

     Long - Max range
     Signed: From −9,223,372,036,854,775,808 to 9,223,372,036,854,775,807, from −(2^63) to 2^63 − 1
     Unsigned: From 0 to 18,446,744,073,709,551,615 which equals 2^64 – 1
     */

【讨论】：

应该添加一些解释，而不仅仅是把代码扔在那里。

【解决方案4】：

在 Java 8 或 Java 9 中没有办法声明 unsigned long or int。但有些方法将它们视为未签名，例如：

static long values = Long.parseUnsignedLong("123456789012345678");

但这不是变量的declaration。

【讨论】：

我为什么不呢。他们可以轻松添加 uint 和 ulong 类型
@docesam 在this 和this 文档中有详细解释。简而言之，只是添加了一种对 Integer 类进行无符号操作的方法。如果他们可以轻松添加我不知道他们为什么不这样做;-)
@docesam 不，他们不能“轻松添加 uint 和 ulong 类型”。这将需要彻底检查 JLS、JVM 规范、JNI、许多库（如 java.util.Arrays）、反射等等。
@Michaelangel007 嘿，我想我们正在以不同的背景假设来处理这个话题。愿意给我发一封电子邮件，我们将讨论细节？
@Nayuki 你真的了解有符号右移与无符号右移之间的区别吗？提示：一个符号扩展，另一个零扩展。弄乱代码和掩码（即 & 0x7FFFFFFF）就是这样 - 不必要的混乱，因为在 Java 8 之前，该语言已经脑死了。

【解决方案5】：

如果可以选择使用第三方库，则有 jOOU（jOOQ 的衍生库），它为 Java 中的无符号整数提供包装器类型。这与为无符号类型提供原始类型（以及字节码）支持并不完全相同，但对于您的用例来说，它可能仍然足够好。

import static org.joou.Unsigned.*;

// and then...
UByte    b = ubyte(1);
UShort   s = ushort(1);
UInteger i = uint(1);
ULong    l = ulong(1);

所有这些类型都扩展了java.lang.Number，并且可以转换为高阶原始类型和BigInteger。

（免责声明：我为这些库背后的公司工作）

【讨论】：