Java基础-double、float中的NaN、Infinity

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数字运算除以0一定会报错吗

在Java中进行数字类型运算时，容易有一种误解：进行除法运算时，如果除数为0则会在运行时会抛出java.lang.ArithmeticException: / by zero的运行时异常。
但事实上并非如此，以double类型数据运算为例，看下面这段运算的结果：

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@Test
public void DoubleTest() {
    double d1 = 10D / 0;
    double d2 = -10D / 0;
    double d3 = 0.0D / 0;
    System.out.println("d1=" + d1 + ", d2=" + d2 + ", d3=" + d3);       //输出结果：d1=Infinity, d2=-Infinity, d3=NaN
}

输出结果：d1=Infinity, d2=-Infinity, d3=NaN。
这里的Infinity、-Infinity和NaN并不是字符串，而是double类型的常量，查看double类型对应的包装类的源码就可以看到。

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public final class Double extends Number implements Comparable<Double> {

    /**
     * A constant holding the positive infinity of type
     * {@code double}. It is equal to the value returned by
     * {@code Double.longBitsToDouble(0x7ff0000000000000L)}.
     */
    public static final double POSITIVE_INFINITY = 1.0 / 0.0;

    /**
     * A constant holding the negative infinity of type
     * {@code double}. It is equal to the value returned by
     * {@code Double.longBitsToDouble(0xfff0000000000000L)}.
     */
    public static final double NEGATIVE_INFINITY = -1.0 / 0.0;

    /**
     * A constant holding a Not-a-Number (NaN) value of type
     * {@code double}. It is equivalent to the value returned by
     * {@code Double.longBitsToDouble(0x7ff8000000000000L)}.
     */
    public static final double NaN = 0.0d / 0.0;




    //......省略

}

上面几个 double 常量的意思：

  • POSITIVE_INFINITY（正无穷大），正数除以零得到正无穷。
  • NEGATIVE_INFINITY（负无穷大），负数除以零得到负无穷。
  • NaN（非数字），0除以0时得到非数字。　

所以就会导致一个问题，如果一个对象的属性值是NaN，在通过JDBC将对象插入到数据库中时，因为NaN对数据库而言并不是一个有效数字，就会报错：java.lang.IllegalArgumentException: NaN。如果使用了MyBatis，会看到有Error setting non null for parameter #xxx with JdbcType DOUBLE这种异常。

NaN是什么

定义

NaN（Not a Number，非数）是计算机科学中数值数据类型的一个值，表示未定义或不可表示的值。常在浮点数运算中使用。首次引入NaN的是1985年的IEEE 754浮点数标准。

会返回NaN的运算

  • 操作数中至少有一个是 NaN 的运算：
  • 未定义的操作
    • 下列除法运算：0/0、∞/∞、∞/−∞、−∞/∞、−∞/−∞
    • 下列乘法运算：0×∞、0×-∞
    • 下列加法运算：∞ + (−∞)、(−∞) + ∞
    • 下列减法运算：∞ - ∞、(−∞) - (−∞)
  • 产生复数结果的实数运算。例如：
    • 对负数进行开方运算
    • 对负数进行对数运算
    • 对比-1小或比+1大的数进行反正弦或反余弦运算

Java中的NaN:

Java虚拟机在处理浮点数运算时，不会抛出任何运行时异常（这里所讲的是java语言中的异常，请勿与IEEE 754规范中的浮点异常相互混淆，IEEE 754的浮点异常是一种运算信号）。
如果一个操作产生溢出时，将会使用有符号的无穷大来表示；如果某个操作结果没有明确的数学定义的话，将会使用NaN值来表示，所有使用NaN值作为操作数的算术操作，结果都返回NaN。
Java中的Double和Float中都有isNaN函数，可以用来判断一个数是不是NaN，其实现是通过 v != v 的方式，因为NaN是唯一与自己不相等的值，NaN与任何值都不相等。（和NaN不同，Infinity和自己比时相等的。）

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public static boolean isNaN(float v) {
        return (v != v);
    }

还有一点需要注意：如果将一个double或float的NaN转换为整数类型T（T限于int或long类型之一），将会转化为int或long类型的0；而double类型的NaN值将按规定转换为float类型的NaN值。

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@Test
public void DoubleTest2() {
    double d1 = 10D / 0;
    double d2 = -10D / 0;
    double d3 = 0.0D / 0;

    System.out.println(new Double(d1).isNaN());     //输出结果：false
    System.out.println(new Double(d3).isNaN());     //输出结果：true
    System.out.println(d3 == d3);                   //输出结果：false

    System.out.println((int) d1);                   //输出结果：2147483647
    System.out.println((int) d3);                   //输出结果：0

}
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