Зачем нужны типы данных byte и short в Java?

Question

[Илья Подольский]

Зачем в языке программирования так много типов данных?
Особенно byte или short, ведь их полностью заменяет int. Зачем они нужны? В чем их профит?

p.s программирование изучаю с нуля

Comments

[nApoBo3]

Там можно любые численные типы данных выкинуть, есть же bigdecimal.

[Сергей Горностаев]

программирование изучаю с нуля

Сразу видно, что не по учебникам.

[Илья Подольский]

Сергей Горностаев, а по учебникам лучше?

[Сергей Горностаев]

Илья Подольский, не просто лучше, на сегодня - это единственный способ эффективного обучения.

[Илья Подольский]

Сергей Горностаев, Сергей, посоветуйте пожалуйста книгу с доступным новичку изложением Java, буду очень благодарен

Answer 1

[Орхан Гасанлы]

Добрый день!

Зачем в языке программирования так много типов данных?
Особенно byte или short, ведь их полностью заменяет int. Зачем они нужны? В чем их профит?

Тип данных int занимает 4 байта, а byte - 1 байт, а short - 2 байта.
Соответственно, в условиях ограниченной памяти нужно использовать только соответствующие типы примитивов.

Comments

[Vamp]

Применительно к jvm это справедливо только для массивов примитивных типов. Для простых целочисленных примитивов внутри jvm есть только два типа - int и long. Так что насчёт экономии памяти тут большие нюансы.

[Орхан Гасанлы]

Vamp, благодарю за замечание, но несовсем вас понял. А можно ли ссылку на первоисточник?
Просто, вот, выдержка из документации Oracle
https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se6/html...

The primitive data types supported by the Java virtual machine are the numeric types, the boolean type and the returnAddress type. The numeric types consist of the integral types and the floating-point types. The integral types are:
- byte, whose values are 8-bit signed two's-complement integers
- short, whose values are 16-bit signed two's-complement integers
- int, whose values are 32-bit signed two's-complement integers
- long, whose values are 64-bit signed two's-complement integers
- char, whose values are 16-bit unsigned integers representing Unicode characters (§2.1)
The floating-point types are:
- float, whose values are elements of the float value set or, where supported, the float-extended-exponent value set
- double, whose values are elements of the double value set or, where supported, the double-extended-exponent value set

А вот еще выдержка из документации:

The values of the integral types of the Java virtual machine are the same as those for the integral types of the Java programming language
- For byte, from -128 to 127 (-27 to 27-1), inclusive
- For short, from -32768 to 32767 (-215 to 215-1), inclusive
- For int, from -2147483648 to 2147483647 (-231 to 231-1), inclusive
- For long, from -9223372036854775808 to 9223372036854775807 (-263 to 263-1), inclusive
- For char, from 0 to 65535 inclusive

[Vamp]

Орхан Гасанлы, JVMS 2.11.1:

For the majority of typed instructions, the instruction type is represented explicitly in the opcode mnemonic by a letter: i for an int operation, l for long, s for short, b for byte, c for char, f for float, d for double, and a for reference. Some instructions for which the type is unambiguous do not have a type letter in their mnemonic. For instance, arraylength always operates on an object that is an array. Some instructions, such as goto, an unconditional control transfer, do not operate on typed operands.

Given the Java Virtual Machine's one-byte opcode size, encoding types into opcodes places pressure on the design of its instruction set. If each typed instruction supported all of the Java Virtual Machine's run-time data types, there would be more instructions than could be represented in a byte. Instead, the instruction set of the Java Virtual Machine provides a reduced level of type support for certain operations. In other words, the instruction set is intentionally not orthogonal. Separate instructions can be used to convert between unsupported and supported data types as necessary.

...

Note that most instructions in Table 2.11.1-A do not have forms for the integral types byte, char, and short. None have forms for the boolean type. A compiler encodes loads of literal values of types byte and short using Java Virtual Machine instructions that sign-extend those values to values of type int at compile-time or run-time. Loads of literal values of types boolean and char are encoded using instructions that zero-extend the literal to a value of type int at compile-time or run-time.

То есть для большинства операций над short, byte, bool тупо нет соответствующего опкода, потому что дизайн байткода не позволяет сделать индивидуальные операции каждому типу. Поэтому jvm оперирует на стеке и в локальных переменных int'ом, если это не long или double.

JVMS 2.6.2:

At any point in time, an operand stack has an associated depth, where a value of type long or double contributes two units to the depth and a value of any other type contributes one unit.

Согласно процитированному требованию, все примитивы занимают ещё больше памяти на 64-битных системах - как long. Это если jvm не применяет какие-либо оптимизационные трюки.

Inside the Java Virtual Machine, Bill Venners:

The basic unit of size for data values in the Java virtual machine is the word--a fixed size chosen by the designer of each Java virtual machine implementation. The word size must be large enough to hold a value of type byte, short, int, char, float, returnAddress, or reference. Two words must be large enough to hold a value of type long or double. An implementation designer must therefore choose a word size that is at least 32 bits, but otherwise can pick whatever word size will yield the most efficient implementation. The word size is often chosen to be the size of a native pointer on the host platform.

The specification of many of the Java virtual machine's runtime data areas are based upon this abstract concept of a word. For example, two sections of a Java stack frame--the local variables and operand stack-- are defined in terms of words. These areas can contain values of any of the virtual machine's data types. When placed into the local variables or operand stack, a value occupies either one or two words.

Примитивы, являющиеся полями объекта, могут и правда занимать минимально необходимое количество места в хипе, но и тут есть нюансы, связанные с memory aligment. Смотрел запись доклада с какой-то java конференции, где как раз рассказывали про этот момент в реализации hot spot. К сожалению, ссылку на доклад найти не смог.

[Орхан Гасанлы]

Vamp, большое спасибо! Прочитаю)

Answer 2

[Владимир Коротенко]

Главным образом размер в памяти. Ну и в сети данные передаются именно байтами поэтому что бы не переупаковывать и не приводить лишний раз их и используют.