Byte 无论如何都实现为 Int 吗？答案

【问题标题】：Is Byte implemented as Int anyway?Byte 无论如何都实现为 Int 吗？
【发布时间】：2013-09-29 13:53:57
【问题描述】：

我有一本 java 游戏书建议尽可能将所有数据实现为 Int，该类型运行速度最快。它说 Byte、Char 和 Boolean 无论如何都是作为 Int 实现的，因此您不会节省空间，并且由于 Byte 数据而最终不得不在代码中进行的转换会减慢它的速度。例如，

需要一个演员表

a = (字节)(b+c);

由于加法结果是 Int，即使 a、b 和 c 都声明为 Bytes。

我目前有一个巨大的 2D 数组声明为我的游戏的字节，以节省空间和按位运算。真的是节省空间吗？我还在示例中看到了对 Ints 进行的按位运算，按位运算在 Ints 上是否按预期工作？

【问题讨论】：

那是什么书？听起来像一个可怕的一个
你能说出（“羞耻”）这本书的名字吗？我很想看看它还有什么像这样的小宝石。我的猜测是，这是一种混乱的理解……在堆栈上或在布置类的数据结构时； JVM可能选择将字节变量填充到 4 个字节。即使在 C 语言下，这也是一种常见的优化。但你永远不能确定编译器/JVM 会这样做。存在优化是因为 some 架构上的 1 字节读取是 4 字节读取，然后是掩码/位移。
其实这是一本“傻瓜”的书，通常很可靠。提高代码效率的“10 年代的一部分”十个技巧之一。
@michael 这本书什么时候出版的？或者它涵盖什么版本的 Java？
@couling 实际上，byte 类型的填充变量是 JLS 在单个变量的情况下强制要求的（数组不是这样）。查看我对链接的回答。

标签： java int byte

【解决方案1】：

这通常是不正确的。其实这在JVM Specification §2.3中有概述：

Java 虚拟机支持的原始数据类型是数字类型、boolean 类型 (§2.3.4) 和 returnAddress 类型 (§2.3.3)。

数值类型由整数类型 (§2.3.1) 和浮点类型 (§2.3.2) 组成。

整数类型有：

byte，其值为8位有符号二进制补码整数，默认值为0

short，其值为 16 位带符号二进制补码整数，默认值为 0

int，其值为 32 位有符号二进制补码整数，默认值为 0

long，其值为64位有符号二进制补码整数，默认值为0

char，其值为 16 位无符号整数，表示基本多语言平面中的 Unicode 码位，采用 UTF-16 编码，默认值为空码位 ('\u0000')

现在，对于boolean，情况略有不同。来自§2.3.4：

虽然 Java 虚拟机定义了一个boolean 类型，但它只提供了非常有限的支持。没有 Java 虚拟机指令专门用于对 boolean 值的操作。相反，Java 编程语言中对布尔值进行操作的表达式被编译为使用 Java 虚拟机 int 数据类型的值。

根据您使用的是byte[] 还是int[]，您可以看到字节码的差异，因此它们并不相同：

byte[] b = {42};

ICONST_1 纽瓦雷 T_BYTE DUP ICONST_0 比普什 42 巴斯托阿斯托尔 1

对

int[] b = {42};

ICONST_1 纽瓦雷 T_INT DUP ICONST_0 比普什 42 商城阿斯托尔 1

真的是节省空间吗？

是的，很可能是这样，尤其是当数组非常大时。

按位运算在 Ints 上是否按预期工作？

是的，他们有。

【讨论】：

规范的链接很棒。它有没有提到a cast is needed for a = (byte)(b+c);？
@SpellingD 这将包含在语言规范中，而不是 JVM 规范中。但似乎 OP 已经知道这一点。

【解决方案2】：

byte + byte = int 确实需要强制转换，但bytes 是用内存中的 8 位数据实现的，而ints 是 32 位。因此，使用bytes 会使数组占用的内存量减少4倍。

例如，如果您有一个由 bytes 组成的 10 x 10 数组，其大小将为 800，但由 ints 组成的 10 x 10 数组的大小将为 3200。

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【讨论】：

【解决方案3】：

答案取决于您是使用byte 类型的单个变量还是使用字节数组byte[]。字节数组确实节省了空间，每个 Java 字节只使用一个字节的内存（加上数组对象的恒定数量的内务数据）。但是，byte 类型的单个局部变量实际上作为int 存储在堆栈上，并占用相应的 4 字节内存。这甚至在字节码中表示 - 有操作码 baload - “从数组加载字节或布尔值”，但没有用于从局部变量加载字节的操作码，例如用于整数的 iload。同样，本地的char 和boolean 变量实际上以int 形式存储在堆栈中，并使用基于int 的操作码来访问它们。

条目2.6.1 in JLS 还说所有局部变量在堆栈上占用一个或两个“槽”，因此单槽类型 byte、char、float 和 int 都占用相同的空间。 JVM 无法寻址小于一个这样的槽的单元，所以在一个字节的情况下，可以说浪费了 3 个字节。

总结一下：使用byte 数组以节省空间，但对于单个变量，使用byte 而不是int不会节省空间，甚至可能会对性能产生很小的负面影响（但是，如果您需要 byte 的语义，例如计数器包装行为等，则可能需要它。

【讨论】：

【解决方案4】：

是的，当你执行一个字节加法时，返回值总是一个整数，原因是 8bit + 8bit 加法总是会产生一个大于 8bit 的值。

例如

十进制 |二进制

255 |   1111 1111
121 |   0111 1001

376 | 1 0111 1000

所以如果你再次尝试将它存储在一个字节中，肯定会导致数据丢失。如果类型转换为字节，您将得到“120”而不是 376。

您绝对可以使用 int 代替 byte，并且位操作也可以在 int 上完美运行。参考：http://www.tutorialspoint.com/java/java_bitwise_operators_examples.htm

【讨论】：

从技术上讲，位移运算符无法正常工作，但其他运算符可以；)
酷...感谢您指定这一点，我个人从未遇到过使用位移运算符。我也会记下它..:) 只是想知道移位运算符有什么问题（以防万一你想分享）