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A operação 100 x 22118400 resulta num valor que excede a capacidade (2³¹ -1 ou 2147483647) que um inteiro pode suportar, o que ocasiona um Integer Overflow, um transbordamento, porém a JVM não lança nenhum alerta ou exceção sobre isto, segundo a documentação, 2.11.3. Arithmetic Instructions:

A JVM não indica transbordamento durante as operações em tipos de dados inteiros. As únicas operações com números inteiros que podem lançar exceções são as instruções de divisão (iDiv e ldiv) e as instruções de resto da divisão inteira (Irem e lrem), que lançam uma ArithmeticException se o divisor é zero.

O retorno negativo dessa operação é devido ao resultado vir no formato Complemento para dois, que é utilizado para representar inteiros negativos, a documentação cita o seguinte, **15.17.1. Multiplication Operator ***:

Se um overflow ocorrer na multiplicação de inteiros, o resultado são os bits menos significativos representado no formato complemento de dois. Como resultado, se ocorre transbordamento, o sinal do resultado pode não ser o mesmo que o sinal do produto matemático dos dois valores dos operandos.

Portanto:

public static void main (String[] args) throws java.lang.Exception {
  System.out.println(100 * 22118400); // -2083127296 quando divido por 44954676, resulta em -46.. 
}

O número 100 em binário é representado por 1100100, e 22118400 é 1010100011000000000000000. Na multiplicação binária obtem como resultado 10000011110101100000000000000000 que quando convertido para decimal resulta 2211840000, o valor esperado. A multiplicação foi feita do seguinte modo:

inserir a descrição da imagem aqui

Para contornar este problema se deve utilizar um tipo que ofereça maior capacidade de armazenamento, o tipo Long (2⁶³-1 ou 9223372036854775807L) é um exemplo:

public static void main (String[] args) throws java.lang.Exception {
    System.out.println(((100 * 22118400L) / 44954676)); // 49
}

DEMO

Se você não se sentir seguro ao usar um tipo como o Long, ou não souber o valor que uma variável pode assumir, considere usar a classe BigInteger, teoricamente não há um limite, ela vai alocar a quantidade de memória que for necessária para manter a informação recebida, claro que há limites práticos como a disponibilidade de memória, porém pouco provável de acontecer. Vamos a um exemplo:

public static void main (String[] args) throws java.lang.Exception {
    BigInteger valor1 = new BigInteger("100");
    BigInteger valor2 = new BigInteger("22118400");
    BigInteger valor3 = new BigInteger("44954676");
    
    BigInteger soma = valor1.multiply(valor2);
    BigInteger divisao = soma.divide(valor3);
    System.out.printf("A soma entre %d e %d resulta %d\n", valor1, valor2, soma);
    System.out.printf("A divisão entre %d e %d resulta %d", soma, valor3, divisao);
}

DEMO

Para detectar Overflows em versões anteriores ao Java 8, era você quem tinha que verificar por transbordamentos

public static void main (String[] args) throws java.lang.Exception {
    int valor1 = 100;
    int valor2 = 22118400;
    int valor3 = 44954676;
    
    int soma = Math.multiplyExact(valor1, valor2);
    int divisao = Math.floorDiv(soma, valor3);
    System.out.printf("A soma entre %d e %d resulta %d\n", valor1, valor2, soma);
    System.out.printf("A divisão entre %d e %d resulta %d", soma, valor3, divisao);
}

O código acima vai gerar a seguinte exceção:

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: integer overflow

DEMO

Em versões anteriores ao Java 8, uma das formas de verificar um Overflow é verificar se um valor do tipo Long caí dentro da gama representável de um inteiro.

public static int mult(int a, int b) throws ArithmeticException {
    long resultado = a * (long) b;    
    if (resultado > Integer.MAX_VALUE || resultado < Integer.MIN_VALUE){
        throw new ArithmeticException("Integer overflow");
    }
    return (int) resultado;
}

E utilizá-lo do seguinte modo:

public static void main (String[] args) throws java.lang.Exception {
    int valor1 = 100;
    int valor2 = 22118400;
    int valor3 = 44954676;
        
    int soma = mult(valor1, valor2);
    int divisao = soma / valor3;
    System.out.printf("A soma entre %d e %d resulta %d\n", valor1, valor2, soma);
    System.out.printf("A divisão entre %d e %d resulta %d", soma, valor3, divisao);
} 

O código acima vai gerar a exceção:

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: Integer overflow

DEMO

Referências


A título de curiosidade, o Youtube em dezembro de 2014 foi forçado a usar um inteiro de 64-bits (9223372036854775808), depois que o vídeo PSY - GANGNAM STYLE (강남스타일) M/V atingiu o limite de visualizações (2147483647, inteiro de 32-bits).

inserir a descrição da imagem aqui Créditos da imagem: RST

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