Java 邊界陷阱（邊界值的校驗）

最近看了一篇博客，博客內容談到了Java基本數據類型邊界值的問題，細細品味後覺得值得記錄一下。

一、案列

某商家生產的電子產品非常暢銷，需要提前30天預訂才能搶到手，同時還規定了一個會員可擁有的最多產品數量，目的是爲了防止囤積壓貨肆意加價。會員的預訂過程是這樣的：先登錄官方網站，選擇產品型號，然後設置需要預訂的數量，提交，符合規則即提示下單成功，不符合規則提示下單失敗，後臺的處理模擬如下：

import java.util.Scanner;
 
public class Demo {
    // 一個會員擁有產品的最多數量
    public final static int LIMIT = 2000;
 
    public static void main(String[] args) {
        // 會員當前用有的產品數量
        int cur = 1000;
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        System.out.println("請輸入需要預定的數量：");
        while (input.hasNextInt()) {
            int order = input.nextInt();
            if (order > 0 && order + cur <= LIMIT) {
                System.out.println("你已經成功預定：" + order + " 個產品");
            } else {
                System.out.println("超過限額，預定失敗！");
            }
        }
 
    }
}

• 以上是一個簡單的訂單處理程序demo示例，來看一下代碼運行結果：
  
• 結果看上去是沒有問題，代碼也很簡單，看一眼就知道是什麼意思，來我們接着再試一次：
  
• 竟然成功了，不可思議，輸入的數字2147483647已經遠超出用戶限額2000，但是爲什麼會成功呢？仔細看 order + cur <= LIMIT 這裏的數據類型是int，而示例輸入的數字2147483647正好是int類型的邊界值（max），2147483647 + 1000 = -2147482649，小於限定條件LIMIT，所以導致錯誤的發生。
• 在單元測試中，有一項測試叫做邊界測試(也叫臨界測試)，如果一個方法接收的是int類型的參數，那麼以下三個值是必須測試的:0、正最大、負最小，其中正最大、負最小是邊界值，如果這三個值都沒有問題，方法纔是比較安全可靠的。我們的例子就是因爲缺少邊界測試，致使生產系統產生了嚴重的偏差。

二、解決邊界問題

• 對加減後的值進行條件判斷；

public static void main(String[] args) {
        // 會員當前用有的產品數量
        int cur = 1000;
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        System.out.println("請輸入需要預定的數量：");
        while (input.hasNextInt()) {
            int order = input.nextInt();
            // 對加減後的值進行條件判斷，考慮邊界問題
            int totalNum = order + cur;
            System.out.println(totalNum);
            if (order > 0 && totalNum > 0 && totalNum <= LIMIT) {
                System.out.println("你已經成功預定：" + order + " 個產品");
            } else {
                System.out.println("超過限額，預定失敗！");
            }
        }
    }

• 運行結果：
  

三、複習Java基本數據類型

• 既然說到基本數據類型，就來順便回顧一下Java中的4類8種基本數據類型：

數據類型	二進制位數	默認值	取值範圍	示例
byte(位)	8	0	-2^7 - 2^7-1	byte b = 10;
short(短整數)	16	0	-2^15 - 2^15-1	short s = 10;
int(整數)	32	0	-2^31 - 2^31-1	int i = 10;
long(長整數)	64	0	-2^63 - 2^63-1	long l = 10L;
float(單精度)	32	0.0	3.402823e+38 ~ 1.401298e-45	float f = 10.0F;
double(雙精度)	64	0.0	1.797693e+308~ 4.9000000e-324	double d = 10.0d;
char(字符)	16	空	0 - 65535 or(\u0000~\uFFFF)	char c = ‘c’;
boolean(布爾值)	1	false	true、false	boolean b = true;

• 代碼示例：

public class Test {
	static byte b;
    static short s;
    static int i;
    static long l;
    static float f;
    static double d;
    static char c;
    static boolean bo;
	public static void main(String[] args) {
			System.out.println("byte的大小   ： " + Byte.SIZE+   ";    默認值：" + b + ";        數據範圍：" + Byte.MIN_VALUE + " - " + Byte.MAX_VALUE);
			
			System.out.println("short的大小  ：" + Short.SIZE + ";    默認值：" + s + ";        數據範圍：" + Short.MIN_VALUE + " - " + Short.MAX_VALUE);
			
			System.out.println("int的大小    ：" + Integer.SIZE + ";    默認值：" + i + ";        數據範圍：" + Integer.MIN_VALUE + " - " + Integer.MAX_VALUE);
			
			System.out.println("long的大小   ：" + Long.SIZE + ";    默認值：" + l + ";        數據範圍：" + Long.MIN_VALUE + " - " + Long.MAX_VALUE);
			
			System.out.println("float的大小  ：" + Float.SIZE + ";    默認值：" + f + ";      數據範圍：" + Float.MIN_VALUE + " - " + Float.MAX_VALUE);
			
			System.out.println("double的大小 ：" + Double.SIZE + ";    默認值：" + d + ";      數據範圍：" + Double.MIN_VALUE + " - " + Double.MAX_VALUE);
			
			System.out.println("char的大小   ：" + Character.SIZE + ";    默認值：" + c + ";        數據範圍：" + Character.MIN_VALUE + " - " + Character.MAX_VALUE);
			
			System.out.println("boolean的大小：" + "  ;    默認值：" + bo + ";    數據範圍： " + "  - ");
	 }
}

• 運行結果：
  
• 運行結果中的char的數據範圍貌似有點問題，不應該是0 - 65535嗎？看圖：
• Java中的char類型由兩個字節即十六位來表示，因爲是無符號數，所以爲2的16次方，數值範圍就爲：0 - 2^16-1；

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• 打完，收工！