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
eldiv
) e as instruções de resto da divisão inteira (Irem
elrem
), que lançam umaArithmeticException
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:
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
}
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);
}
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
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
Referências
- Detect or prevent integer overflow
- OWASP - Integer overflow
- Overflow And Underflow of Data Types in Java
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).
Créditos da imagem: RST