负数的绝对值居然还是负数，你知道吗？-51CTO.COM

发现问题

最近在处理一个线上问题时，遇到了非常奇怪的情况。

使用Math.abs(hash) % list.size()计算索引值时，竟然出现了负数！

看了下hash的值是-2147483648，恰好是Integer.MIN_VALUE。

按照绝对值的负负得正，结果应该是2147483648 % list.size()，结果是[0, list.size() - 1]。

但是结果是负的，这简直让人匪夷所思，难道Math.abs函数有问题吗？

本着技术人的思维，事出反常必有妖，咱们今天就来抓一下这个妖。

分析问题

直接找源码：

/**
 * 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;
}

代码没啥问题，数组小于0的时候，取反，大于等于0的时候，返回原值。

细心的已经开始看注释了。

官方注释解释了，如果参数是Integer.MIN_VALUE，返回的还是自身。现象和描述相符，但是和代码不符，按照代码运行应该是-Integer.MIN_VALUE，负负得正。

玄机在哪呢？

没错，就是你想的那样。

你答对了

越界了。

int类型占32位，数值范围是[-2147483648, 2147483647]。-Integer.MIN_VALUE是2147483648，比Integer.MAX_VALUE的2147483647大，所以越界了。

在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。使用补码的主要优点是可以将符号位和数值位统一处理，同时加法和减法也可以统一处理。

补码系统中，正数的补码就是其本身，负数的补码是在其原码的基础上，符号位不变，其余各位取反，最后加1。

在补码表示法中，Integer.MIN_VALUE的二进制表示是10000000000000000000000000000000，取反后的结果是01111111111111111111111111111111，再加一变成10000000000000000000000000000000，这正好是Integer.MIN_VALUE本身。

因此，Math.abs(Integer.MIN_VALUE)的结果仍然是Integer.MIN_VALUE，即-2147483648。

解决问题

如何避免这个问题呢？两种方式：

扩展数值范围，在调用Math.abs方法是，把hash转为Long类型，这个时候就不会越界了；
判断hash值是否是Integer.MIN_VALUE，如果是，直接返回0。

总结问题

是不是有朋友会想，JDK中居然有这么低级错误的API。不过，这次的错误和JDK中居然也有反模式接口常量的不一样，这次是“抽象泄漏法则”的一种情况。

什么是抽象泄漏法则？

“抽象泄漏”是软件开发时，本应隐藏实现细节的抽象化不可避免地暴露出底层细节与局限性。抽象泄露是棘手的问题，因为抽象化本来目的就是向用户隐藏不必要公开的细节。

由于软件开发与运行环境越来越复杂，开发者必须依赖于各种抽象。使得开发者专注于高层次的领域相关的知识与技能，以提高工作效率。

但是，抽象泄漏法则指出“可靠”软件的开发者必须了解抽象之下的底层细节。否则一旦出了任何问题，根本不会知道是怎么回事，也不知道如何除错或回复。

程序设计工具抽象掉某些东西，但和其他所有抽象机制一样都有漏洞，而唯一能适当处理漏洞的方法，就是弄懂该抽象原理以及所隐藏的东西。

所以抽象机制虽然节省了工作的时间，不过学习的时间是省不掉的。

比如本次的问题，Math.abs函数本身是一个简单的抽象，用于计算一个数的绝对值。然而，由于 Integer.MIN_VALUE和反码的特殊性质，Math.abs(Integer.MIN_VALUE)仍然返回负数，这暴露了底层整数表示的细节。

这种抽象的泄漏使得我们在使用Math.abs(hash) % list.size()计算索引值时遇到了意料之外的问题。为了了解其中的原因，我们得需要知道数值在计算机中的表示形式。

所以，工具虽然好用，碰到问题也得挠头。