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Java.lang.NumberFormatException: Infinite or NaN，怎么破？

作者：YourBatman
開發(fā) 前端
在Java中，?浮點數0并非一個準確值，而是一個無限接近0的數。為此才鬧出這么多令人費解的“幺蛾子”，這是由計算機底層原理決定的，記住就好，無解。

你好，我是YourBatman：當我老了，也寫代碼；不為別的，只為愛好。

??前言

如果你工作超5年，100%遇到過這個異常：java.lang.NumberFormatException: Infinite or NaN

圖片

  • Infinite中文釋義：極大的、無法衡量的、無窮盡的；
  • NaN：Not a Number，不是一個數，它是計算機科學中數據類型的一種，代表不可表示的值，常用于浮點數計算中，于1985年納入浮點數標準IEEE 754。

在 Java 中只有浮點類型（Float&Double）實現了IEEE 754標準

它還有些變種異常：閱完本文就知道這些異常本質上其實是一回事了

  • java.lang.NumberFormatException: For input string: NaN
  • java.sql.SQLException: 'NaN' is not a valid numeric or approximate numeric value

?正文

java.lang.NumberFormatException: Infinite or NaN異常并不算常見（畢竟開發(fā)中浮點數遠遠沒有整數使用場景多），但也絕不罕見。so，知道為何會出現此異常，以及如何解決它是每個開發(fā)者必知必會的知識點。

??異常哪里拋出來的？

（假設你看不到異常棧）從拋出的異常中可以提取到兩個關鍵信息供以我們查找異常源頭：

  1. 異常類型：java.lang.NumberFormatException
  2. 異常detail msg：Infinite or NaN

首先當然是利用Java語言強類型的優(yōu)勢，看看哪些地方引用到了java.lang.NumberFormatExceptionNumberFormatException：

圖片

OMG，在641個地方出現過，看到這個數字該當場死心了：這條信息基本就是無效信息。

無奈再根據關鍵字Infinite or NaN搜索試試：

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太幸運了，有且僅有一處代碼里存在?？纯词悄睦铮?/p>

圖片

破案了：** java.lang.NumberFormatException: Infinite or NaN異常有且僅在構造BigDecimal實例的時候才有可能拋出。**

??拋出此異常的原因

既然拋出此異常的源碼都找到了，并且還只有一處，回答此問題就非常容易了：

public BigDecimal(double val, MathContext mc) {
    if (Double.isInfinite(val) || Double.isNaN(val))
        throw new NumberFormatException("Infinite or NaN");
       
    ... // 省略其它代碼
}

邏輯簡單，將Double的兩個方法isInfinite()和isNaN()一看便知：

public final class Double extends Number implements Comparable<Double> {
 
 // 常量
    public static final double POSITIVE_INFINITY = 1.0 / 0.0;
    public static final double NEGATIVE_INFINITY = -1.0 / 0.0;
    public static final double NaN = 0.0d / 0.0;

 public static boolean isInfinite(double v) {
     return (v == POSITIVE_INFINITY) || (v == NEGATIVE_INFINITY);
 }
 public static boolean isNaN(double v) {
     return (v != v);
 }
 
}

一個個來。

??isInfinite(double v)

public static final double POSITIVE_INFINITY = 1.0 / 0.0;
public static final double NEGATIVE_INFINITY = -1.0 / 0.0;

public static boolean isInfinite(double v) {
    return (v == POSITIVE_INFINITY) || (v == NEGATIVE_INFINITY);
}

將v和兩個常量比較而已，邏輯不可謂不簡單。那么關鍵點來了：什么情況下一個double類型的值會和POSITIVE_INFINITY/NEGATIVE_INFINITY常量相等呢？

其實看Double類對這兩個常量的定義，就明白了（參考????常量定義代碼）。為了更清晰的對號入座，筆者這里再來幾個舉一反三的case：

@Test
public void fun2() {
    // 等于Double.POSITIVE_INFINITY的場景
    System.out.println(1.0 / 0 == Double.POSITIVE_INFINITY); // true
    System.out.println(2.0 / 0 == Double.POSITIVE_INFINITY); // true
    System.out.println(1 / 0.0 == Double.POSITIVE_INFINITY); // true
    System.out.println(2 / 0.0 == Double.POSITIVE_INFINITY); // true
    System.out.println(new Double(Double.POSITIVE_INFINITY) == Double.POSITIVE_INFINITY); // true

    // 等于Double.NEGATIVE_INFINITY的場景
    System.out.println(-1.0 / 0 == Double.NEGATIVE_INFINITY); // true
    System.out.println(-2.0 / 0 == Double.NEGATIVE_INFINITY); // true
    System.out.println(-1 / 0.0 == Double.NEGATIVE_INFINITY); // true
    System.out.println(-2 / 0.0 == Double.NEGATIVE_INFINITY); // true
    System.out.println(new Double(Double.NEGATIVE_INFINITY) == Double.NEGATIVE_INFINITY); // true

    // 需特別注意的特殊case：
    System.out.println(1.0 / -0 == Double.POSITIVE_INFINITY); // -0和0沒有區(qū)別，所以結果是POSITIVE(true)
    System.out.println(1.0 / -0.0 == Double.NEGATIVE_INFINITY); // -0.0和0.0是有區(qū)別的，所以結果是POSITIVE(false)
}

總結一下：浮點數除法運算，分母為0且分子不為0，結果就是POSITIVE_INFINITY/NEGATIVE_INFINITY。

Tips：它哥兩分別稱作正無窮大和負無窮大

??isNaN(double v)

public static final double NaN = 0.0d / 0.0;

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

what？自己還能不等于自己？bug吧~

來看看：

@Test
public void fun3() {
   // double d = 0.0d / 0; // 結果一樣

    System.out.println(d == Double.NaN);
    System.out.println(Double.isNaN(d));
}

運行后的輸出結果為：

false
false -> d==d這個是false喲
true

驚不驚喜，意不意外：還真存在自己不等于自己的情況呢。

總結一下：浮點數除法計算，分母為0且分子為0，結果就是NaN。并且：每次計算的NaN都永不相等。

Tips：NaN代表不是數字，因此“不是數字”和“不是數字”不相等，從邏輯上好像也說得通嘛

??針對此異常的補充說明

圍繞POSITIVE_INFINITY、NEGATIVE_INFINITY、NaN三個常量進行一些補充說明吧。

??直接打印輸出什么？

@Test
public void fun4() {
    System.out.println(Double.POSITIVE_INFINITY);
    System.out.println(Double.NEGATIVE_INFINITY);
    System.out.println(Double.NaN);
}

運行程序，輸出：

Infinity
-Infinity
NaN

總結一下：Double對象打印輸出(toString或者序列化)，不一定永遠是數字，也有可能是字符串。

?? 是否可以參與運算和比較？

雖然是常量，但畢竟也是數字類型嘛，那就看看運算和比較嘍：

運算：

@Test
public void fun7() {
    System.out.println("正無窮大參與運算：" + (Double.POSITIVE_INFINITY + 1)); // Infinity
    System.out.println("正無窮大參與運算：" + (Double.POSITIVE_INFINITY - 1)); // Infinity
    System.out.println("負無窮大參與運算：" + (Double.NEGATIVE_INFINITY * 1)); // -Infinity
    System.out.println("負無窮大參與運算：" + (Double.NEGATIVE_INFINITY / 1)); // -Infinity
    System.out.println("負無窮大參與運算：" + (Double.NEGATIVE_INFINITY / 0)); // -Infinity

    System.out.println("NaN參與運算：" + (Double.NaN + 1)); // NaN
    System.out.println("NaN參與運算：" + (Double.NaN - 1)); // NaN
    System.out.println("NaN參與運算：" + (Double.NaN * 1)); // NaN
    System.out.println("NaN參與運算：" + (Double.NaN / 1)); // NaN
    System.out.println("NaN參與運算：" + (Double.NaN / 0)); // NaN

    // 特殊場景
    System.out.println(Double.POSITIVE_INFINITY - Double.POSITIVE_INFINITY); // NaN
    System.out.println(Double.NEGATIVE_INFINITY - Double.NEGATIVE_INFINITY); // NaN
    System.out.println(Double.POSITIVE_INFINITY + Double.NEGATIVE_INFINITY); // NaN

    System.out.println("負無窮大參與運算：" + (Double.POSITIVE_INFINITY / -0.0)); // -Infinity
    System.out.println("負無窮大參與運算：" + (Double.NEGATIVE_INFINITY / -0.0)); // Infinity
}

總結一下：正/負無窮大和任何數值（包括除以0）做運算結果都是本身，和Infinite or NaN運算結果為NaN；NaN進行任何運算的結果都是NaN。

特例：正/負無窮大若除以-0的話，結果互調

比較：

@Test
public void fun6() {
    System.out.println("正無窮大 > 任何數嗎？ -> " + (Double.POSITIVE_INFINITY > Double.MAX_VALUE)); // true
    System.out.println("正無窮大 > 任何數嗎？ -> " + (Double.POSITIVE_INFINITY > Long.MAX_VALUE)); // true
    System.out.println("負無窮大 < 任何數嗎？ -> " + (Double.POSITIVE_INFINITY > Double.MIN_VALUE)); // true
    System.out.println("負無窮大 < 任何數嗎？ -> " + (Double.POSITIVE_INFINITY > Long.MIN_VALUE)); // true

    System.out.println("NaN參與比較：" + (Double.NaN == Double.NaN)); // false
    System.out.println("NaN參與比較：" + (Double.NaN > Double.NaN)); // false
    System.out.println("NaN參與比較：" + (Double.NaN < Double.NaN)); // false
    System.out.println("NaN參與比較：" + (Double.NaN < 1)); // false
    System.out.println("NaN參與比較：" + (Double.NaN < -1)); // false

    System.out.println("NaN參與比較：" + (Double.NaN != -1)); // true
    System.out.println("NaN參與比較：" + (Double.NaN != Double.NaN)); // true
}

總結一下：正無窮大比任何數值都大；負無窮大比任何數值都??；NaN參與!=比較永遠是true(包括和自己比)，除此之外都為false。

?? Float里的這三個常量和Double一樣嗎？

弱弱問一句：2023年了在實際業(yè)務開發(fā)中，不會真有人使用Float吧？吧？吧？

靈魂拷問：如果你使用了Float，收益是什么？是否真的值得？

Float類里也存在這三個常量和判斷的方法：

public final class Float extends Number implements Comparable<Float> {
 
 // 常量
    public static final float POSITIVE_INFINITY = 1.0f / 0.0f;
    public static final float NEGATIVE_INFINITY = -1.0f / 0.0f;
    public static final float NaN = 0.0f / 0.0f;

 public static boolean isInfinite(float v) {
     return (v == POSITIVE_INFINITY) || (v == NEGATIVE_INFINITY);
 }
 public static boolean isNaN(float v) {
     return (v != v);
 }
 
}

和Double可謂一毛一樣嘛?？聪逻@個：

@Test
public void fun5() {
    System.out.println(Double.POSITIVE_INFINITY == Float.POSITIVE_INFINITY);
    System.out.println(Double.NEGATIVE_INFINITY == Float.NEGATIVE_INFINITY);
    System.out.println(Double.NaN == Float.NaN);
}

運行程序，輸出：

true
true
false

結論無需多言，自行體會做到心中有數哈。

?? 其它語言的表現

以弱類型語言JavaScript為例：

圖片

表現和Java一樣。畢竟NaN早已被納入IEEE 754規(guī)范了，不出意外每種編程語言的表現都是一致的。

Tips：JavaScript中的isFinite()方法是正向思維的，和Java里isInfinite()是“反”著來的哦

??遇到此異常怎么破？

解決問題的難度永遠在根因定位上，至于遇到此異常怎么破嘛，略?。?！

考慮到代碼的健壯性，實際場景中是可以對這些異常做預處理的：使用Double.isNaN()、Double.isInfinite()等方法來做分支邏輯

??總結

在Java中，浮點數0并非一個準確值，而是一個無限接近0的數。為此才鬧出這么多令人費解的“幺蛾子”，這是由計算機底層原理決定的，記住就好，無解。

計算機的運算基于數學，但貌似也有些“不同于”數學理論。這不，NaN這玩意就是這么神奇的存在。

責任編輯：武曉燕 來源： YourBatman
java邏輯準確值
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