Java程序员必须掌握的精度限定工具 - strictfp

Java是一种跨平台的面向对象编程语言，强大的安全性、简洁的语法、高效的性能以及优秀的生态系统使得Java在不同领域都有广泛的应用。然而，Java的精度限定机制却也是一个非常重要的问题。其中一个解决方法便是使用strictfp关键字。

strictfp是Java语言中一个很特别的关键字。它的作用可以说是调整Java的浮点精度规则，所以它主要与Java的精度限制、IDE调试以及测试有关。

在学习Java程序员的过程中，许多人往往忽视了这个关键字的作用，或者不太理解这个关键字有什么用处。接下来，我将分享一下有关strictfp关键字的知识。

1. Java的浮点数精度问题

Java是一种强类型语言，对于不同的数据类型，它会对数值进行范围限定。例如，Java中的浮点数分为float和double两种形式。按照数据类型的定义，float类型可以存储的数值范围为-3.4028235E+38 ~ 3.4028235E+38，而double类型则是-1.7976931348623157E+308 ~ 1.7976931348623157E+308。

然而，即使是在这样一个范围限制下，Java中的浮点数仍然存在精度问题。这个问题是由于计算机在存储浮点数的过程中采用的是IEEE标准的浮点表示法，而这个标准将浮点数存储为二进制格式。这就意味着，如果浮点数的小数点位不能准确地转化成二进制，那么就会出现精度损失。

例如，下面的代码段计算了一个比较简单的浮点数：1.4 - 1.3。我们可以预测出它计算的结果应该为0.1，但是实际上得到的结果却是0.10000000000000009。

float a = 1.4f;

float b = 1.3f;

float result = a - b;

System.out.println(result);

这里的原因是因为1.4和1.3这两个数的小数点位无法准确地转化为二进制，在计算过程中就会出现精度损失。

2. strictfp关键字的作用

简单的说，strictfp关键字可以让Java在进行浮点数计算时，严格按照IEEE标准的规定进行操作，减少因为进制转化而带来的误差。

考虑到Java程序的跨平台特性，没有任何一个平台会标准化浮点数精度的运算。为了使得Java程序的计算结果一致，必须对浮点数精度的运算进行规范化，而这就是strictfp关键字所起的作用。

例如，我们可以使用strictfp关键字来重新编写上面的代码：

strictfp float a = 1.4f;

strictfp float b = 1.3f;

strictfp float result = a - b;

System.out.println(result);

在这里，我们指定了float类型的变量a、b和result都必须遵循IEEE标准进行计算，因此所得的结果也不会出现精度损失，其结果将会是0.1。

3. 如何使用strictfp关键字

使用strictfp关键字是很容易的，它只需要在对应的类、方法或变量的前面增加这个关键字即可。需要注意的是，只要有一个类、方法或变量使用了strictfp关键字，那么整个程序都会遵循IEEE标准进行计算。

下面是几个使用strictfp关键字的示例：

//在整个类中使用strictfp

strictfp public class Example1 {

//在方法中使用strictfp

strictfp public float calculate(float a, float b) {

return a * b / 2;

}

//在变量中使用strictfp

strictfp float pi = 3.1415926f;

}

4. 注意事项

使用strictfp关键字需要遵循以下几点：

- 代码必须以Java 1.2及以上版本编译。

- 使用strictfp关键字会影响Java程序的运行速度。

- 使用strictfp关键字并不能完全消除浮点计算误差，但是可以减少这些误差。

- 使用strictfp关键字的时机需要权衡计算精度和性能要求。

总体而言，strictfp关键字虽然很小，但是它对于Java程序员来说却具有极大的重要性。当我们在处理需要精准计算的数据时，甚至一丁点的精度误差都可能会导致系统崩溃，因此我们必须深入理解这个关键字并且合理地运用它。