負(fù)數(shù)的絕對值居然還是負(fù)數(shù)，你知道嗎？
發(fā)現(xiàn)問題
最近在處理一個線上問題時，遇到了非常奇怪的情況。
使用Math.abs(hash) % list.size()計算索引值時，竟然出現(xiàn)了負(fù)數(shù)！
看了下hash的值是-2147483648，恰好是Integer.MIN_VALUE。
按照絕對值的負(fù)負(fù)得正，結(jié)果應(yīng)該是2147483648 % list.size()，結(jié)果是[0, list.size() - 1]。
但是結(jié)果是負(fù)的，這簡直讓人匪夷所思，難道Math.abs函數(shù)有問題嗎？
本著技術(shù)人的思維，事出反常必有妖，咱們今天就來抓一下這個妖。
分析問題
直接找源碼：
/**
* Returns the absolute value of an {@code int} value.
* If the argument is not negative, the argument is returned.
* If the argument is negative, the negation of the argument is returned.
*
* <p>Note that if the argument is equal to the value of
* {@link Integer#MIN_VALUE}, the most negative representable
* {@code int} value, the result is that same value, which is
* negative.
*
* @param a the argument whose absolute value is to be determined
* @return the absolute value of the argument.
*/
public static int abs(int a) {
return (a < 0) ? -a : a;
}代碼沒啥問題，數(shù)組小于0的時候，取反，大于等于0的時候，返回原值。
細(xì)心的已經(jīng)開始看注釋了。
官方注釋解釋了，如果參數(shù)是Integer.MIN_VALUE，返回的還是自身。現(xiàn)象和描述相符，但是和代碼不符，按照代碼運行應(yīng)該是-Integer.MIN_VALUE，負(fù)負(fù)得正。
玄機在哪呢？
沒錯，就是你想的那樣。
你答對了
越界了。
int類型占32位，數(shù)值范圍是[-2147483648, 2147483647]。-Integer.MIN_VALUE是2147483648，比Integer.MAX_VALUE的2147483647大，所以越界了。
在計算機系統(tǒng)中，數(shù)值一律用補碼來表示和存儲。使用補碼的主要優(yōu)點是可以將符號位和數(shù)值位統(tǒng)一處理，同時加法和減法也可以統(tǒng)一處理。
補碼系統(tǒng)中，正數(shù)的補碼就是其本身，負(fù)數(shù)的補碼是在其原碼的基礎(chǔ)上，符號位不變，其余各位取反，最后加1。
在補碼表示法中，Integer.MIN_VALUE的二進制表示是10000000000000000000000000000000，取反后的結(jié)果是01111111111111111111111111111111，再加一變成10000000000000000000000000000000，這正好是Integer.MIN_VALUE本身。
因此，Math.abs(Integer.MIN_VALUE)的結(jié)果仍然是Integer.MIN_VALUE，即-2147483648。
解決問題
如何避免這個問題呢？兩種方式：
- 擴展數(shù)值范圍，在調(diào)用Math.abs方法是，把hash轉(zhuǎn)為Long類型，這個時候就不會越界了；
- 判斷hash值是否是Integer.MIN_VALUE，如果是，直接返回0。
總結(jié)問題
是不是有朋友會想，JDK中居然有這么低級錯誤的API。不過，這次的錯誤和JDK中居然也有反模式接口常量的不一樣，這次是“抽象泄漏法則”的一種情況。
什么是抽象泄漏法則？
“抽象泄漏”是軟件開發(fā)時，本應(yīng)隱藏實現(xiàn)細(xì)節(jié)的抽象化不可避免地暴露出底層細(xì)節(jié)與局限性。抽象泄露是棘手的問題，因為抽象化本來目的就是向用戶隱藏不必要公開的細(xì)節(jié)。
由于軟件開發(fā)與運行環(huán)境越來越復(fù)雜，開發(fā)者必須依賴于各種抽象。使得開發(fā)者專注于高層次的領(lǐng)域相關(guān)的知識與技能，以提高工作效率。
但是，抽象泄漏法則指出“可靠”軟件的開發(fā)者必須了解抽象之下的底層細(xì)節(jié)。否則一旦出了任何問題，根本不會知道是怎么回事，也不知道如何除錯或回復(fù)。
程序設(shè)計工具抽象掉某些東西，但和其他所有抽象機制一樣都有漏洞，而唯一能適當(dāng)處理漏洞的方法，就是弄懂該抽象原理以及所隱藏的東西。
所以抽象機制雖然節(jié)省了工作的時間，不過學(xué)習(xí)的時間是省不掉的。
比如本次的問題，Math.abs函數(shù)本身是一個簡單的抽象，用于計算一個數(shù)的絕對值。然而，由于 Integer.MIN_VALUE和反碼的特殊性質(zhì)，Math.abs(Integer.MIN_VALUE)仍然返回負(fù)數(shù)，這暴露了底層整數(shù)表示的細(xì)節(jié)。
這種抽象的泄漏使得我們在使用Math.abs(hash) % list.size()計算索引值時遇到了意料之外的問題。為了了解其中的原因，我們得需要知道數(shù)值在計算機中的表示形式。
所以，工具雖然好用，碰到問題也得撓頭。
少年，做好成為高級程序員的準(zhǔn)備了嗎？
