小白的消费为何被迫升级-java数据类型的Promotion

背景

小白最近有点烦恼，原因也很简单，不知道为何？小白的消费不知不觉被迫升级了，请看费用清单：

		for (byte b = Byte.MIN_VALUE; b < Byte.MAX_VALUE; b++) {
			if (b == 0x90)
				System.out.print("life is Happy!");
			}

本来小白预期输出结果：

life is Happy!

但是什么都没有输出，这是怎么回事呢？是不是以后的幸福小日子就没了？

于是小白向柯南请教：

破案

为了比较byte 数值(byte)0x90 和int 数值0x90，Java 通过拓宽原始类型转换

将byte 提升为一个int[JLS 5.1.2]，然后比较这两个int 数值。因为byte 是

一个有符号类型，所以这个转换执行的是符号扩展，将负的byte 数值提升为了

在数字上相等的int数值。在本例中，该转换将(byte)0x90提升为int数值-112，

它不等于int 数值0x90，即+144。

究根到底

原来java language Specification中有自动Promotion机制，让我们了解一下数字提升的问题吧

数字提升总体的规则是向上提升，又分为一元数字提升和二元数字提升

一元数字提升

某些运算符将一元数值提升用在了单操作数运算中，其必定能得到一个数字类型的值，

规则如下：

if 操作数是编译时包装类型Byte、Short、Character或Integer，那么它会先拆箱为对应的原始类型，然后拓宽为int类型。

else if 操作数为编译时包装类型Long、Float或Double，那么就直接拆箱为对应的原始类型。

else if 操作数是编译时拆箱类型byte、short、char或int，那么就拓宽为int类型。

else 保持原样。

一元数值提升还用在以下情境的表达式中：

数组创建表达式的维度

数组索引表达式的索引

正号运算符（+）的操作数

负号运算符（-）的操作数

按位补运算符（~）的操作数

移位运算符（>>, >>>, << ）的每一个操作数。注意移位运算并不会使两边的操作数提升到相同类型，如 A << B 中若B为long类型，A并不会被提升到long。

是不是很难理解？

那就举个例子吧

class Test {
 public static void main(String[] args) {
 byte b = 2;
 int a[] = new int[b]; // dimension expression promotion
 char c = '\u0001';
 a[c] = 1; // index expression promotion
 a[0] = -c; // unary - promotion
 System.out.println("a: " + a[0] + "," + a[1]);
 b = -1;
 int i = ~b; // bitwise complement promotion
 System.out.println("~0x" + Integer.toHexString(b)
 + "==0x" + Integer.toHexString(i));
 i = b << 4L; // shift promotion (left operand)
 System.out.println("0x" + Integer.toHexString(b)
 + "<<4L==0x" + Integer.toHexString(i));
 }
}

输出结果为：

a: -1,1
~0xffffffff==0x0
0xffffffff<<4L==0xfffffff0

二元数字提升

当二元运算符的操作数皆可转化为数字类型时，那么将采用如下二元数值提升规则：

如果任一操作数为引用类型，那么对其进行自动拆箱。

拓宽类型转换被应用于以下情况：

if 某一操作数为double类型，那么另一个也转为double

else if 某一操作数为float类型，那么另一个也转为float

else if 某一操作数为long类型，那么另一个也转为long

else 两个操作数都转为int

应用场景

• 乘除法运算符： * 、 / 、%
• 针对数字类型的加减运算符： + 、 -
• 数值比较运算符：< 、<= 、> 、>=
• 数值相等比较运算符： == 、 !=
• 整数按位运算符： & 、^ 、|
• 某些情况下的条件运算符 ? : 中

来个例子吧

class Test {
 public static void main(String[] args) {
 int i = 0;
 float f = 1.0f;
 double d = 2.0;
 // First int*float is promoted to float*float, then
 // float==double is promoted to double==double:
 if (i * f == d) System.out.println("oops");
		
 // A char&byte is promoted to int&int:
 byte b = 0x1f;
 char c = 'G';
 int control = c & b;
 System.out.println(Integer.toHexString(control));
		
 // Here int:float is promoted to float:float:
 f = (b==0) ? i : 4.0f;
 System.out.println(1.0/f);
 }
}

其实上面的都是冰山一角罢了

更多信息可以查看jls Chapter 5. Conversions and Contexts

参考资料

【1】https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se12/html/jls-5.html#jls-5.1.2