Java decrementExact() 详解：防止整数溢出错误

Source: Dev.to

Math.decrementExact() 到底是做什么的？

Math.decrementExact() 是 Java 中 Math（以及 StrictMath）类的一个静态方法，它在 仅当减法不会导致整数溢出 时才会把给定的数减 1。
如果减法会产生溢出，该方法会抛出 ArithmeticException。

// 对 int 类型
public static int decrementExact(int a)

// 对 long 类型
public static long decrementExact(long a)

当操作安全时，方法返回 a - 1。

关键区别：安全第一

标准递减（静默溢出）

int dangerousCounter = Integer.MIN_VALUE; // -2147483648
System.out.println("Before: " + dangerousCounter);
dangerousCounter--; // 静默溢出
System.out.println("After: " + dangerousCounter);

输出

Before: -2147483648
After: 2147483647   // 溢出后环绕

使用 decrementExact（显式异常）

int safeCounter = Integer.MIN_VALUE;
System.out.println("Before: " + safeCounter);
safeCounter = Math.decrementExact(safeCounter); // 抛出异常
System.out.println("After: " + safeCounter);   // 永远不会执行

结果

Before: -2147483648
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: integer overflow

异常会强制快速失败，使得 bug 在开发阶段即可被发现。

深入探讨：你能关联的代码示例

示例 1：经典倒计时器

public class SessionTimer {
    public static void main(String[] args) {
        int secondsUntilLogout = 1; // 从 1 秒开始

        System.out.println("Session ending in " + secondsUntilLogout + " seconds...");

        // 递减到 0
        secondsUntilLogout = Math.decrementExact(secondsUntilLogout);
        System.out.println("Session ending in " + secondsUntilLogout + " seconds...");

        // 再次尝试低于零 – 抛出异常
        secondsUntilLogout = Math.decrementExact(secondsUntilLogout);
    }
}

输出

Session ending in 1 seconds...
Session ending in 0 seconds...
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: integer overflow

示例 2：管理库存

public class InventoryManager {

    public static void updateStockSafely(int currentStock, int quantitySold) {
        for (int i = 0; i < quantitySold; i++) {
            currentStock = Math.decrementExact(currentStock);
        }
        System.out.println("Remaining stock (safe): " + currentStock);
    }

    public static void main(String[] args) {
        int stock = 5;
        int sold = 10; // 试图卖出超过库存的数量

        updateStockSafely(stock, sold); // 抛出异常
    }
}

当 currentStock 将跌破零时，decrementExact 抛出异常，防止负库存悄然出现。

小技巧： 在循环前先验证 quantitySold <= currentStock；decrementExact 充当最后的安全网。

实际使用场景：你真的会在何处用到它？

• 金融应用 – 防止余额从负数环绕到巨大的正数。
• 游戏开发 – 保护玩家的生命值、弹药或次数不出现下溢错误。
• 嵌入式与控制系统 – 确保安全关键硬件中的计数器不会静默溢出。
• 资源管理 – 使用显式溢出检测来跟踪池大小、内存块或文件句柄。

最佳实践与常见坑

• 不要滥用 – 在你百分之百确定不会溢出的紧凑循环中（例如从 10 倒数到 0），普通的 -- 完全可以。额外的检查会带来微小的性能开销。
• 始终准备捕获 – 由于该方法可能抛出异常，若需要优雅的恢复，请使用 try‑catch 包裹。

try {
    criticalCounter = Math.decrementExact(criticalCounter);
} catch (ArithmeticException e) {
    System.err.println("Counter underflow detected! Taking corrective action.");
    // 示例恢复措施：
    // - 重置计数器
    // - 记录事件
    // - 通知管理员
    criticalCounter = 0;
}

相关方法

• Math.incrementExact(int a) / Math.incrementExact(long a) – 在递增时检测溢出并抛出。
• Math.addExact(int a, int b) / Math.addExact(long a, long b) – 在相加时检测溢出并抛出。
• Math.subtractExact(int a, int b) / Math.subtractExact(long a, long b) – 在相减时检测溢出并抛出。