打破你的认知,Java除以0一定会崩溃吗?

极客挖掘机

共 3193字,需浏览 7分钟

 ·

2020-11-04 04:55

     

   正文   


1
引言


在这个浮躁的社会,我们都学会了一种技能,快速学习使用各种开源库、开源框架。


学习使用各种高端大气的技术,热修复、插件化、模块化、ORM……

这些技能固然重要,但是有时候也要放慢脚步,耐着性子,打打基本功。

不要看不起这些零零碎碎的基础知识,这些基础日积月累,慢慢的会让你跟同事拉开差距。


接下来,我们直奔主题。开始我们的基本功。


2
代码1


System.out.println("1/0=" + 1/0);


大叔的灵魂拷问:


上面的代码会崩溃吗?如果不会,会输出什么呢?


运行直接崩溃。



3
代码2


我们再来看一行代码:


System.out.println("1.0/0=" + 1.0/0);


大叔的灵魂拷问:


会崩溃吗?如果不会,会输出什么呢?


输出日志:



4
 为什么


为什么浮点数除以0不会崩溃?


我们先说结论:


因为java的float和double使用了IEEE 754标准。

这个标准规定:浮点数除以0等于正无穷或负无穷。


4.1、Double类的定义


于是我们打开Double这个类来看看。



infinity单词的意思是:无穷大

NaN是Not a Number的简称,也就是非数。


于是,我们发现,正无穷大的定义居然是1.0f/0.0f 负无穷大的定义为-1.0f/0.0f,非数的定义为0.0f/0.0f


4.2、代码段3


我继续看一个代码段:


public static void main(String[] args{
  System.out.println("1.0/0=" + 1.0/0);
  System.out.println("-1.0/0=" + -1.0/0);
  double positiveInfinity = 1.0/0;
  double negativeInfinity = -1.0/0;
  System.out.println("(positiveInfinity==negativeInfinity)=" + (positiveInfinity==negativeInfinity));
  System.out.println();

  System.out.println("100.0/0=" + 100.0/0);
  System.out.println("-100.0/0=" + -100.0/0);
  System.out.println();

  System.out.println("0.0/0=" + 0.0/0);
  System.out.println("(-0.0==0.0)=" + (-0.0==0.0));
}


大叔的灵魂拷问:


上面的代码段会输出什么呢?


运行结果:



4.3 接着,我们来看看,java语言规范( Java Language Specification)


https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-4.html#jls-4.2.3



注意关键词1:


IEEE 754


java的单精浮点数float和双精浮点数double,符合IEEE 754标准。


搜索公众号程序员小乐回复关键字“offer”,获取算法面试题和答案。


IEEE 754:二进制浮点数算术标准 ,这个标准描述了浮点数的存储以及处理的一些规范。


关于IEEE754,百度百科

https://baike.baidu.com/item/IEEE%20754/3869922?fromtitle=IEEE754%E6%A0%87%E5%87%86

IEEE-754 references

https://web.archive.org/web/20070505021348/http://babbage.cs.qc.edu/courses/cs341/IEEE-754references.html


注意关键词2


A NaN value is used to represent the result of certain invalid operations such as dividing zero by zero.


翻译过来的就是:NaN = 0.0/0.0


这也就是我们看到Double类里面NaN的定义。


我们把这个文档往下翻一些,会发现这么一句:



for example, 1.0/0.0 has the value positive infinity, while the value of 1.0/-0.0 is negative infinity.


翻译成中文:1.0/0.0 等于正无穷大,1.0/-0.0 等于负无穷大


于是我们明白,浮点数除以0并不会崩溃,是符合IEEE 754规范。


也正是因为 IEEE 754的规范就是这么规定的,所以java才这么实现的。


下面这段来自,维基百科,https://en.wikipedia.org/wiki/Division_by_zero



5
 有什么用呢


我们即使知道了,浮点数除以0不会崩溃,知道了IEEE标准,有什么用呢?


很多人都会觉得,费这么大劲,理解了,浮点数除以0不会崩溃,能有什么用呢?平时我们写代码都不会除以0。这么骚的操作,我才不会这么干。


是的,这个操作是有点骚,你不会这么干并不代表其他同事不会这么做。而且很可能你这么干了自己不知道。


在我们写业务代码的时候,这个知识点,很少很少能用上。


但是当我们刚好遇到除以0导致的bug的时候,这个时候就非常有用。


尤其像android的app,用户在线上遇到的bug,我们无法复现,只能通过日志去分析排查时;


这个时候每个程序员都是福尔摩斯,根据一行行日志线索,配合实际代码,排查问题的可能性。


如果我们的认知是错误的,任何数除以0都会崩溃,那么我们的分析将会直接绕过真相去推理。于是得出结论,怎么可能有bug,不可能的。


于是浪费了很多时间,去收集线索,去推翻我们固有的认知,才能找到真相。


假如我们一开始就有正确的常识,我们就会少走很多弯路。


大叔给大家,讲一个工作中真实的故事:


有位同事写了这么一段代码


/**
* 速度换算 米/秒
@param distance 距离,单位米
@param time 时间,单位秒
*/

float computeSpeed(float distance, long time){
  return distance/time;
}


然后有一天突然某同事从另一个进程获取到数据传入这个函数。


再然后,突然有一天发现,速度显示一串很奇怪的数字。


于是……接下来的故事,便如你们所想。


原本1小时就解决的bug,花了5个小时。


也正如,blog开头的引言所表达的。不要小看这些零零碎碎的知识点。



参考资料:

https://juejin.im/post/5edcc957e51d4578801683c0

关于IEEE754,百度百科

IEEE-754 references

https://stackoverflow.com/questions/12954193/why-does-division-by-zero-with-floating-point-or-double-precision-numbers-not


源:blog.csdn.net/jiese1990/article/details/106608436/

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