Java工程师带的新人,脸皮厚啊,你竟然使用=比较浮点数?

作者 : 开心源码 本文共3852个字,预计阅读时间需要10分钟 发布时间: 2022-05-13 共148人阅读

我在九朝古都洛阳的一家公司工作敲代码的同时带两个新人,其中一个就是
经常犯错,被我写到文章里的小王。

不过,他的心态一直很不错,他不觉得被我批评有什么丢人的,反而每次读完我的文章后觉得自己又更新了。因而,我觉得小王大有前途,再这么干个一两年,老板要是觉得我的性价比低了,没准就把我辞退留下小王了。一想到这,我竟然枯燥一笑了。

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那天,我闲来无聊,就准备偷偷 review 一下小王的代码,看能不能鸡蛋里挑点骨头,没想到,还真的被我挑到了。

double d1 = .0;for (int i = 1; i <= 11; i++) {    d1 += .1;}double d2 = .1 * 11;System.out.println(d1 == d2)

他这段代码蛮炫技的,其实,尤其是 .0、.1 的写法,我平时都老实巴交的写成0.0、0.1,素来没想着要把小数点前面的 0 省略。 按照正常的逻辑来看,d1 在经过 11 次循环加 .1 后的结果应该是 1.1,d2 通过 .1 乘以 11 后的结果也应该是 1.1,最后打印出来的结果应该是 true,对吧?小王应该也是这么期待的,我觉得。 但我当时硬是没忍住我的暴脾气,破口大骂:“我擦,小王,你竟然敢用 == 比较浮点数,这不是找刺激吗?”

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假如有读者也觉得输出结果是 true 的话,可以把上面这段代码在本地运行一下,输出的结果肯定会出乎你的预料。
false

对,false,我没骗你。如何正确地比较浮点数(单精度的 float 和双精度的 double),不单单是 Java 特定的问题,很多编程语言的初学者也会遇到同样的问题。在计算机的内存中,存储浮点数时使用的是 IEEE 754 标准,就会有精度的问题,至于实际上的存储转换过程,这篇文章不做过多的讨论。
(主要是我太菜了,讨论的过程很枯燥,一点都不有趣,严谨地理论推导就交给那些真正的技术大佬们吧,我就不献丑了。)

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同学们只要要知道,存储和转换的过程中浮点数容易引起少量较小的舍入误差,正是这个起因,导致在比较浮点数的时候,不能使用“==”操作符——要求严格意义上的完全相等。

这套视频教程 是我从去年年底到今年年初,根据市场技术栈需求录制的,非常系统完整,相信可以快速带你走进Java编程的世界。

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再来看一下小王的代码,我们把 d1 和 d2 打印出来,看看它们的值究竟是什么。

d1:1.0999999999999999d2:1.1复制代码 怪不得“==”的时候输出 false,原来 d1 的值有少量误差,并不是我们预期的 1.1。既然“==”不能用来比较浮点数,那么小王就得挨骂,这逻辑讲得通吧? 那这个问题该怎样处理呢? 对于浮点数的存储和转化问题,我表示无能为力,这是实在话,计算机的底层问题,驾驭不了。但是,可以通过少量折中的办法,比方说允许两个值之间有点误差(指定一个阈值),小到 0.000000…..1,具体多少个  0 懒得数了,反正特别小,那么我们就认为两个浮点数是相等的。 第一种方案就是使用 Math.abs() 方法来计算两个浮点数之间的差异,假如这个差异在阈值范围之内,我们就认为两个浮点数是相等。 final double THRESHOLD = .0001;double d1 = .0;for (int i = 1; i <= 11; i++) {    d1 += .1;}double d2 = .1 * 11;if(Math.abs(d1-d2) < THRESHOLD) {    System.out.println("d1 和 d2 相等");} else {    System.out.println("d1 和 d2 不等");}复制代码 Math.abs() 方法用来返回 double 的绝对值,假如 double 小于 0,则返回 double 的正值,否则返回 double。也就是说,abs() 后的结果绝对大于 0,假如结果小于阈值(THRESHOLD),我们就认为 d1 和 d2 相等。 第二种处理方案就是使用 BigDecimal 类,可以指定要舍入的模式和精度,这样即可以处理舍入的误差。 可以使用 BigDecimal 类的 compareTo() 方法对两个数进行比较,该方法将会忽略小数点后的位数,怎样了解这句话呢?比方说 2.0 和 2.00 的位数不同,但它俩的值是相等的。 假如 a 小于 b,则该方法返回 -1,假如相等,则返回 0,否则返回 -1。 注意,千万不要使用 equals() 方法对两个 BigDecimal 对象进行比较,这是由于 equals() 方法会考虑位数,假如位数不同,则会返回 false,虽然数学值是相等的。 BigDecimal a = new BigDecimal("2.00");BigDecimal b = new BigDecimal("2.0");System.out.println(a.equals(b));System.out.println(a.compareTo(b) == 0);复制代码 a.equals(b) 的结果就为 false,由于 2.00 和 2.0 小数点后的位数不同,但 a.compareTo(b) == 0 的结果就为 true,由于 2.00 和 2.0 在数学层面的值确实是相等的。 compareTo() 方法比较的过程非常严谨,感兴趣的同学可以查看一下源码,其中位数不同的时候,会执行以下方法进行比较。 private int compareMagnitude(BigDecimal val) { // Match scales, avoid unnecessary inflation long ys = val.intCompact; long xs = this.intCompact; if (xs == 0) return (ys == 0) ? 0 : -1; if (ys == 0) return 1; long sdiff = (long)this.scale - val.scale; if (sdiff != 0) { // Avoid matching scales if the (adjusted) exponents differ long xae = (long)this.precision() - this.scale;   // [-1] long yae = (long)val.precision() - val.scale;     // [-1] if (xae < yae) return -1; if (xae > yae) return 1; if (sdiff < 0) { // The cases sdiff <= Integer.MIN_VALUE intentionally fall through. if ( sdiff > Integer.MIN_VALUE &&                    (xs == INFLATED ||                            (xs = longMultiplyPowerTen(xs, (int)-sdiff)) == INFLATED) &&                    ys == INFLATED) {                BigInteger rb = bigMultiplyPowerTen((int)-sdiff); return rb.compareMagnitude(val.intVal);            }        } else { // sdiff > 0 // The cases sdiff > Integer.MAX_VALUE intentionally fall through. if ( sdiff <= Integer.MAX_VALUE &&                    (ys == INFLATED ||                            (ys = longMultiplyPowerTen(ys, (int)sdiff)) == INFLATED) &&                    xs == INFLATED) {                BigInteger rb = val.bigMultiplyPowerTen((int)sdiff); return this.intVal.compareMagnitude(rb);            }        }    } if (xs != INFLATED) return (ys != INFLATED) ? longCompareMagnitude(xs, ys) : -1; else if (ys != INFLATED) return 1; else return this.intVal.compareMagnitude(val.intVal);}

好了,现在让我们使用 BigDecimal 来处理精度问题吧。

BigDecimal d1 = new BigDecimal(“0.0”);
BigDecimal pointOne = new BigDecimal(“0.1”);
for (int i = 1; i <= 11; i++) {
d1 = d1.add(pointOne);
}

BigDecimal d2 = new BigDecimal(“0.1”);
BigDecimal eleven = new BigDecimal(“11”);
d2 = d2.multiply(eleven);

System.out.println(“d1 = ” + d1);
System.out.println(“d2 = ” + d2);

System.out.println(d1.compareTo(d2));

程序输出的结果如下:
d1 = 1.1
d2 = 1.1
0

d1 和 d2 都为 1.1,所以 compareTo() 的结果就为 0,表示两个值是相等的。
总结一下,在遇到浮点数的时候,千万不要使用“==”操作符来进行比较,由于有精度问题。要么使用阈值来忽略舍入的问题,要么使用 BigDecimal 来替代 double 或者者 float。

ouble 或者者 float。
等会我就把这篇文章发给小王看看,同学们顺手点个赞 ,让小王不再感到那么孤单寂寞和冷。

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