java Long.remainderUnsigned两个 `long` 值之间的无符号取余运算

一、方法定义

Long.remainderUnsigned(long dividend, long divisor) 是 java.lang.Long 类的 静态方法，用于计算两个 long 值之间的 无符号取余运算。

方法签名：

public static long remainderUnsigned(long dividend, long divisor)

• 参数：
  • dividend：被除数（无符号解释）。
  • divisor：除数（无符号解释）。
• 返回值：long 类型，表示无符号取余的结果。
• 异常：当 divisor == 0 时，抛出 ArithmeticException。

二、功能说明

• 无符号取余：将 long 值视为 64 位无符号整数 进行取余运算。
• 关键区别：
  • Java 原生的 % 运算符是有符号的，负数取余结果可能为负。
  • remainderUnsigned() 始终将操作数解释为无符号数，结果也非负。
• 适用场景：
  • 处理底层协议、哈希计算、位运算、与 C/C++ 无符号整数交互等。
• 数学定义：
  结果 r 满足：0 <= r < |divisor|（除数按无符号解释），且 (dividend - r) % divisor == 0。

三、示例代码

示例 1：基本用法（正数）

long result = Long.remainderUnsigned(10L, 3L);
System.out.println(result); // 输出: 1
// 与 10 % 3 相同

示例 2：被除数为负数（关键差异体现）

long dividend = -1L; // 无符号解释为 2^64 - 1 ≈ 1.84e19
long divisor = 10L;

// 有符号取余（Java 原生 %）
System.out.println(-1 % 10); // 输出: -1

// 无符号取余
long result = Long.remainderUnsigned(-1L, 10L);
System.out.println(result); // 输出: 9
// 因为 (2^64 - 1) % 10 = 9

示例 3：大数取余（模拟无符号行为）

// 最大有符号 long
long max = Long.MAX_VALUE; // 2^63 - 1
long result1 = Long.remainderUnsigned(max, 100L);
System.out.println(result1); // 99

// 最小有符号 long（即 -2^63）
long min = Long.MIN_VALUE; // 无符号解释为 2^63
long result2 = Long.remainderUnsigned(min, 100L);
System.out.println(result2); // 0 （因为 2^63 是 100 的倍数？需计算）
// 实际：2^63 % 100 = 8 （可通过计算器验证）

示例 4：除数为负数（也按无符号处理）

long result = Long.remainderUnsigned(100L, -7L);
// -7 的无符号值是 2^64 - 7
// 100 < (2^64 - 7)，所以结果就是 100
System.out.println(result); // 输出: 100

示例 5：除零异常

try {
    Long.remainderUnsigned(100L, 0L);
} catch (ArithmeticException e) {
    System.out.println("除数不能为零！"); // 正确捕获
}

四、使用技巧

1. 与 divideUnsigned() 配合使用
   两者成对出现，分别对应无符号的除法和取余。

   long quotient = Long.divideUnsigned(dividend, divisor);
   long remainder = Long.remainderUnsigned(dividend, divisor);
   // 验证：dividend == quotient * divisor + remainder
   

2. 哈希表索引计算
   当使用 long 哈希码定位数组索引时，避免负索引：

   int index = (int) Long.remainderUnsigned(hashCode, array.length);
   

3. 模拟无符号算术
   在需要处理 64 位无符号整数的场景中，替代第三方库。

4. 与 C/C++ 交互一致性
   确保 Java 与 native 代码在无符号运算上行为一致。

五、常见错误

❌ 错误 1：认为 remainderUnsigned(-1, n) 等于 -1
✅ 实际上，-1 无符号值极大，其对 n 取余的结果是 (2^64 - 1) % n，通常是一个正数。

❌ 错误 2：忽略除零异常
✅ 必须检查 divisor == 0，否则会抛出 ArithmeticException。

❌ 错误 3：与 Math.floorMod() 混淆
✅ Math.floorMod(-1, 10) 返回 9（向下取整模），但仅适用于 int/long 范围内的正模数，而 remainderUnsigned 是真正的无符号语义。

六、注意事项

• 性能：比原生 % 稍慢（因需处理无符号逻辑），但仍是高效操作。
• 结果非负：无论输入如何，结果始终在 [0, |divisor|) 范围内。
• 除数为负时：divisor 被当作无符号数处理，若其无符号值大于被除数，则结果为被除数本身。
• 溢出无关：无符号运算不涉及“溢出”概念，所有值都在 [0, 2^64) 范围内。

七、最佳实践

✅ 推荐做法：

1. 需要无符号语义时使用
   明确场景需要将 long 视为无符号整数。

2. 哈希与索引计算
   安全地将 long 哈希码映射到数组索引。

   public int getIndex(long hash, int capacity) {
       return (int) Long.remainderUnsigned(hash, capacity);
   }
   

3. 与 divideUnsigned() 成对使用
   保持代码语义清晰。

4. 避免手动模拟
   不要写 (a % b + b) % b 这类复杂表达式，直接用 remainderUnsigned 更清晰、正确。

八、性能优化

💡 提示：JVM 会对 remainderUnsigned 进行优化，无需担心性能瓶颈。

九、总结

Long.remainderUnsigned() 是 Java 8 引入的重要工具，用于执行 64 位无符号取余运算，弥补了 Java 缺乏无符号类型的语言限制。

✅ 核心要点：