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Effective Java 第三版——60. 需要精确的结果时

Effective Java 第三版——60. 需要精确的结果时

作者: 码匠安徒生 | 来源:发表于2019-03-20 20:04 被阅读40次

    Tips
    书中的源代码地址:https://github.com/jbloch/effective-java-3e-source-code
    注意,书中的有些代码里方法是基于Java 9 API中的,所以JDK 最好下载 JDK 9以上的版本。

    Effective Java, Third Edition

    60. 需要精确的结果时避免使用float和double类型

    float和double类型主要用于科学和工程计算。 它们执行二进制浮点运算,经过精心设计,可在很宽的范围内快速提供准确的近似值。 但是,它们不能提供准确的结果,不应在需要确切结果的地方使用。 float和double类型特别不适合进行货币计算,因为不可能将0.1(或任何其他10的负次方)精确地表示为float或double。

    例如,假设你的口袋里有1.03美元,花了42美分。 你还剩多少钱? 以下是试图回答这个问题的天真的代码片段:

    System.out.println(1.03 - 0.42);
    

    不幸的是,它输出了0.6100000000000001。这不是个例。假设你口袋里有一美元,你买了9垫圈,每个10美分。你还剩多少零钱?

    System.out.println(1.00 - 9 * 0.10);
    

    根据这个程序片段,可以得到0.0999999999999999998美元。

    你可能认为,只需在打印之前将结果四舍五入就可以解决这个问题,但不幸的是,这种方法并不总是有效。例如,假设你口袋里有一美元,你看到一个货架上有一排好吃的糖果,它们的价格仅仅是10美分,20美分,30美分,以此类推,直到1美元。你每买一颗糖,从10美分的那颗开始,直到你买不起货架上的下一颗糖。你买了多少糖果,换了多少零钱?这里有一个简单的程序设计来解决这个问题:

    // Broken - uses floating point for monetary calculation!
    public static void main(String[] args) {
        double funds = 1.00;
        int itemsBought = 0;
        for (double price = 0.10; funds >= price; price += 0.10) {
            funds -= price;
            itemsBought++;
        }
        System.out.println(itemsBought + " items bought.");
        System.out.println("Change: $" + funds);
    }
    

    如果你运行该程序,会发现你可以买三块糖果,剩下0.3999999999999999美元。 这是错误的答案! 解决此问题的正确方法是使用BigDecimal,int或long进行货币计算

    这里是对上面程序的直接转换,使用BigDecimal类型代替double。 请注意,使用BigDecimal的String类型的构造方法,而不是其double类型构造方法。 这是必要的,以避免在计算中引入不准确的值[Bloch05,Puzzle 2]:

    public static void main(String[] args) {
        final BigDecimal TEN_CENTS = new BigDecimal(".10");
        int itemsBought = 0;
        BigDecimal funds = new BigDecimal("1.00");
        for (BigDecimal price = TEN_CENTS;
                funds.compareTo(price) >= 0;
                price = price.add(TEN_CENTS)) {
            funds = funds.subtract(price);
            itemsBought++;
        }
        System.out.println(itemsBought + " items bought.");
        System.out.println("Money left over: $" + funds);
    }
    

    如果你运行修改后的程序,你会发现可以买到四块糖果,剩下0.00美元。 这是正确的答案。

    但是,使用BigDecimal有两个缺点:它没有比使用基本算术类型方便,而且速度要慢得多。 如果你只解决一个简单的问题,后一种缺点是无关紧要的,但前者可能会让你烦恼。

    除了使用BigDecimal以外,还可以使用int或long类型,具体取决于所涉及的数量,并自己控制十进制小数点。 在这个例子中,最明显的方法是用美分而不是美元来计算。下面是采用这种方法的简单转换:

    public static void main(String[] args) {
        int itemsBought = 0;
        int funds = 100;
        for (int price = 10; funds >= price; price += 10) {
            funds -= price;
            itemsBought++;
        }
    
        System.out.println(itemsBought + " items bought.");
        System.out.println("Cash left over: " + funds + " cents");
    }
    

    总之,对于任何需要精确答案的计算,不要使用float或double。如果希望系统控制十进制小数点,并且不介意不使用基本类型带来的不便和成本,请使用BigDecimal。使用BigDecimal的另一个好处是,它可以完全控制舍入,当执行需要舍入的操作时,可以从八种舍入模式中进行选择。如果你使用合法的舍入行为执行业务计算,这将非常方便。如果性能是最重要的,那么不介意自己控制十进制小数点,而且数量不是太大,可以使用int或long。如果数量不超过9位小数,可以使用int;如果不超过18位,可以使用long。如果数量可能超过18位,则使用BigDecimal。

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