常见的下溢和上溢异常

Question

我试图在Java中掌握溢出和下溢异常，但是找不到任何好的教程。具体来说，我希望了解以下内容：

1. 它们之间有什么不同？
2. 这些异常的子类有哪些？
3. 在哪种情况下会抛出它们？
4. 它们中的哪些可以处理，如何处理？
5. 与它们相关的最佳实践是什么？

任何有用的教程链接都可以。

- Ravi Gupta

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谢谢你的投票，有什么原因吗？是重复的、不相关的、可维基化的吗？ - Ravi Gupta

我不是给你点踩的人，但是你说的溢出/下溢是什么类型的呢？算术溢出？栈溢出？还是其他的？ - C. K. Young

我希望在这两个异常类上能够有所了解。无论是任何一个，对我来说都会很有用。 - Ravi Gupta

Answer 1

好的，OP想知道堆栈溢出和算术溢出以及它们的相应下溢的情况。以下是详细解释：

1. 算术溢出是指数字太大，无法适应其值类型。例如，int类型的值范围在-2³¹到2³¹-1之间（包括两端）。如果您的数字超出了这些限制，就会发生溢出，并且数字“重新开始”。在Java中，这不会引发异常。
2. 算术下溢是指浮点数变得太小，无法与零区分开来（数字的精度被截断）。在Java中，这也不会引发异常。
3. 堆栈溢出发生在调用一个函数，该函数再调用另一个函数，然后再调用另一个函数，以此类推...并且函数调用堆栈变得太深时。此时会产生一个StackOverflowError。
4. 在Java中不存在堆栈下溢。其运行时系统应该防止这种情况发生。

回答OP的另一个问题（请参见评论），当您越过数组的边界时，会发出IndexOutOfBoundsException。

- C. K. Young

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+1清晰的解释。我也听说从int.MIN_VALUE减去1被称为下溢。我以前没有遇到过你提到的第二点。 - Paolo

@Paolo：我认为从Integer.MIN_VALUE减去1也被认为是一种溢出。但也许我在这里太过苛求了。 :-) - C. K. Young

@Chris 谢谢，这很有帮助，我在哪里可以获取这方面的文档？ - Ravi Gupta

@Ravi：哇，我现在很难给你具体的参考资料，因为很多都是来自于个人经验（我已经用Java编程超过5年了）。嗯。如果你对细节感兴趣，可以（而且应该）尝试阅读Java语言规范。 - C. K. Young

@Chris 我试图在Sun的网站上找到它，但是没有找到我想要的。我会继续寻找，如果找到了，我会在这里发布。 - Ravi Gupta

当数字太大无法适应类型时，就会发生溢出，导致负位指示器被设置，由于Java将负数存储为“二进制补码”，因此这看起来像一个很大的负数。因此，将1添加到2147483647（int max_value）变成了-2147483648。 - Jool

Answer 2

在Java算术运算中，溢出或下溢将永远不会抛出异常。相反，在浮点算术中，该值被设置为NaN（不是一个数字）、'无穷大'或零。

要测试这些值，您可以使用适当的包装类调用静态方法：isNaN或isInfinite。然后根据需要进行处理。例如：

double d1 = 100 / 0.;
if (Double.isNaN(d1)) {
    throw new RuntimeException("d1 is not a number");
}
if (Double.isInfinite(d1)) {
    throw new RuntimeException("d1 is infinite");
}

在某些操作中，您可能会遇到算术异常，例如在整数运算中除以零时。

我刚刚问了一个相关问题，关于如何以完整的项目方式处理这个问题。

- Pool

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-1 100 / 0 实际上返回的是无穷大，而不是 NaN。此外，算术下溢（非规格化数）会返回 0。 - C. K. Young

谢谢，我对BufferOverflowException和BufferUnderflowException等异常以及相关内容很感兴趣。 - Ravi Gupta

@Ravi Gupta - 请将以下内容添加到主要问题中 - BufferOverflowException 和 BufferUnderflowException 比您最初模糊的“溢出和下溢异常”问题更具体。 - Nate

@Feast，这部分是不正确的：“Integer.MAX_VALUE + 2”的结果为“-2147483647”——没有异常，但也不是NaN、无穷大或零。“Double.MAX_VALUE * 2”确实会导致“Infinity”（从数学角度来看，这是一个相当错误的答案;)）。 - Andreas Dolk

谢谢，我已经将答案“分成”浮点数和整数部分。 - Pool

Answer 3

由于这是一个非常古老的问题，应该注意到自Java 8以来，Math包提供了“确切”的算术方法，当发生溢出时将触发异常。

例如。

int iv1 = Integer.MAX_VALUE;
int iv2 = Math.addExact(iv1,1);

会触发 java.lang.ArithmeticException：整数溢出。

- Jool

Answer 4

Java没有无符号整数。如果您认为这可能有用，这使得抛出异常变得容易。

public class Counter
{
  private int counter = 0;

  public int increment ()
  {
    counter += 1;
    if (counter < 0)
      throw new RuntimeException ("Counter overflow");
    else
      return counter;
  }

  public String toString() { return String.valueOf(counter); }
}

- ceving