Java中double类型异常行为解析及五类核心疑问

测试代码 #

public void myTestMethod() {
    double num;
    double factor;
    double compared;
    double result1;
    double result2;
    String output;

    num = 0.3;
    factor = 10;
    compared = 3;

    //num * 10
    result1 = num * factor;

    //add 10 num, which is mathematically equal to num * 10
    result2 = num + num + num + num + num + num + num + num + num + num;

    output = "num: " + num + "\n";
    output = output + "result1: " + result1 + "\n";
    output = output + "result2: " + result2 + "\n";

    if (result1 == compared) {
        output = output + "result1 == compared\n";
    } else {
        output = output + "result1 != compared\n";
    }

    if (result2 == compared) {
        output = output + "result2 == compared\n";
    } else {
        output = output + "result2 != compared\n";
    }

    System.out.print(output);
}

运行输出 #

num: 0.3
result1: 3.0
result2: 2.9999999999999996
result1 == compared
result2 != compared

问题解答 #

1. num的取值是否精确等于0.3？ #

不等于。0.3的十进制无法转化为有限长度的二进制小数，double类型（遵循IEEE 754标准）存储的是0.3的近似值，而非精确值。

2. 若num是0.3，为何result2 == compared的结果为false？ #

num本身不是精确的0.3，每次相加都会累积微小的误差。10次相加后，误差被放大，最终结果和精确值3之间的差距超出了double能忽略的范围，因此相等判断不成立。

3. 若num不是0.3，为何其字符串输出为"0.3"？我了解二进制浮点数总能被十进制精确表示，若num不是0.3，输出应类似"0.300000000001"。 #

Java在将double转为字符串时，会遵循最短十进制表示规则：它会输出最短的十进制数，这个数在转换回double时能得到原有的二进制值。实际存储的近似值和0.3的差距极小，最短的十进制表示刚好是"0.3"，而非更长的带尾差的字符串。

4. 若num不是0.3，为何result1 == compared的结果为true？ #

num的近似值乘以10后，得到的结果刚好被double精确表示为3.0。IEEE 754的舍入规则使得这个乘法操作的结果恰好落在了精确值3的二进制表示上，因此相等判断成立。

5. 若num不是0.3，其实际值是什么？ #

num的实际值是最接近0.3的IEEE 754双精度浮点数，具体为十六进制表示的0x1.3333333333333p-2，对应的十进制精确值是0.299999999999999988897769753748434595763683319091796875。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者zhoudu