1. ceil、floor和round的功能

首先，這三個方法都是Math類的靜態方法，而且類Math在java.lang包下，所以我們在代碼中可以直接調用Math的方法。

Math.ceil(double a)實現的是對小數向右取整，如 Math.ceil(-0.7) = -0.0，Math.ceil(0.5) = 1.0， Math.ceil(1.3) = 2.0

Math.floor(double a)實現的是對小數向左取整，如 Math.floor(-0.7) = -1.0，Math.floor(0.5) = 0.0， Math.floor(1.3) = 1.0

Math.round(double a)實現的邏輯是四舍五入，但是對于負數有點不一樣，如 Math.round(-1.5) = -1，Math.round(-0.5) = 0，有點繞，所以為了好記點，等效為 Math.floor(a+0.5)，而且返回的是整數。

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2. ceil、floor源碼?

2.1 ceil和floor代碼

因為round可通過floor來實現，所以round源碼就不多加分析，主要分析ceil和floor方法，從下圖我們可以知道ceil和floor方法實際上都是調用floorOrCeil方法實現，只是參數不一樣。參數后續分析，所以我們接下來分析floorOrCeil這個方法。

2.2??floorOrCeil源碼

看了源代碼，有點復雜，接下來我們一段一段分析?

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2.2.1?

int exponent = Math.getExponent(a);

這個方法是得到浮點數a的指數部分，這個指數不是我們的科學計算法中的以10為底的指數，這個指數是以2為底的指數。不懂就舉例，如82.2的指數為6，0.23的指數為 -3，-0.1的指數為 -4，-6.3的指數為2，這個是怎么算的？

不知道怎么算出來的，那我們反推一下這些數字用指數怎么表示的，如下圖，不知道你們能不能看懂，如果看不懂慢慢分析一下吧，講也不太好講。

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2.2.2?

在知道指數怎么算出來后，我們應該知道指數小于0的情況是什么了，其實就是浮點數范圍處于 -1<a<1，接下來用到了三目運算符 a ？b：c，如果a==0.0，注意 -0.0=0.0，?直接返回a?，如果不是0.0，判斷是負數還是整數，如果是負數取負邊界，如果是正數，取正邊界。這個時候用到了我們前面提到的floorOrCeil參數問題，我們先考慮如果是ceil方法，ceil方法調用floorOrCeil，傳入的負邊界是 -0.0，正邊界是1.0，那么負數取負邊界得到 -0.0，整數取正邊界得到 1.0，剛好是向右取整；如果是floor調用floorOrCeil，傳入的負邊界是 -1.0，正邊界是0.0，負數取負邊界 -1.0，整數取正邊界 0.0，剛好是向左取整。

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2.2.3?

如果指數大于52會怎么樣呢？這里涉及浮點數的底層存儲了，接下來請仔細閱讀，如下圖。

一個double浮點數8個字節64位，一位符號位，11位存放指數值，52位存放數值，不懂就舉例。比如76.3，十進制小數轉為二進制不懂的可以看我另一篇博客，76.3轉為二進制是 100 1100.01001 1001 1001... (1001一直循環)，和以10為底的指數原理一樣，這個數字以2為底的指數知道是幾位嗎？對的，指數段是6，使用了指數，以2為底的指數，我們用P來表示，那么76.3就變為了 1.00110001001 1001 1001...P6。然后接下來76.3的64位是怎么存儲的呢？符號位是0，指數是6，但是還要加上 1023，也就是1029，指數段二進制表示是 10000000101，然后數值段記錄的數據是小數位，也就是 1.00110001001 1001 1001...E6截取 00110001001 1001 1001...?部分，要完整表示52位的話，數值段二進制則是 0011 0001 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011，至此，我們得到了76.3的二進制表示，接下來我們通過代碼驗證一下，如下。

現在我們來談談如果指數位大于等于52會怎么樣？當指數位等于52時，那么數值段存的內容都是整數部分的二進制，小數部分根本沒有存，所以會有官方注釋提的“a value so large it must be integral”，也就是說這個浮點數小數部分在52位數值段得不到存儲，所以認為是整數，那么就直接return。

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2.2.4

“assert exponent >= 0 && exponent <= 51;”沒什么好說的，進一步判斷指數位是否處于0和51之間。從if語句中的mask和doppel相與和0比較，我們可以推斷程序是想判斷浮點數的小數部分是不是都是0，如果小數部分是0，我們可以直接返回。經過上面對浮點數的存儲分析，我們怎么得到浮點數的小數部分呢？

首先，小數部分在數值段存儲，但是指數部分也在數值段中存儲，因為我們可以得到指數部分的位數，這樣我們就可以通過向左移位把指數段的11位和數值段的指數部分移除，注意：符號位是不會被移除的。所以如果是負數的話，我們在移位結束之后還得把二進制的首位符號位去掉。

源碼中首先通過Double.doubleToRawLongBits(a)求得浮點數的二進制表示 0100 0000 0101 0011 0001 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011，然后將DoubleConsts.SIGNIF_BIT_MASK >> exponent向右移動，其中DoubleConsts.SIGNIF_BIT_MASK是個常量，數值大小如下圖，exponent是6。因此得到二進制表示 0000 0000 0000 0000 0011 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111。然后進行 與 運算，最后得到浮點數的小數部分二進制表示為 0000 0000 0000 0000 0001 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011，然后再和0比較，如果相等，說明小數部分是0，那么說明這個浮點數其實是個整數，直接return。

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?2.2.5

終于來到了最后，上面計算得到小數部分不是0，那我們需要先得到浮點數的整數部分，然后再考慮是向右取整還是向左取整?。先前求得的mask小數部分的二進制位全是1，現在取反則是符號位、指數段和數值段指數部分的二進制是1，那么 (~mask)的二進制表示是?1111 1111 1111 1111 1100?0000 0000 0000 0000?0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000，和doppel進行與運算得到?0100 0000 0101 0011 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000，該二進制表示為76.0。緊接著判斷是ceil還是floor，如果是ceil，那么sign是1.0，然后如果浮點數是負數，我們剛剛取整相當于已經向右取整，只考慮正數，所以sign*a>0.0，整數+1（sign是 1.0）；如果是floor，那么sign是 -1.0，然后如果浮點數是正數，我們剛剛取整相當于已經向左取整，只考慮負數，所以sign*a>0.0，整數-1（sign是 -1.0），到此源碼分析結束。

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3. 自己重寫實現ceil和floor以及round方法

我們自己重寫的話，主要是取整那一塊代碼可以修改，其它的比較簡單容易理解也不需要重寫。所以，我們有什么方法可以取出浮點數的整數部分呢？

public static double ceilOrFloor(double a, double negative, double positive, double sign){int exp = Math.getExponent(a);if(exp<0){return (a==0.0) ? a : (a<0.0 ? negative : positive);}else if(exp>51){return a;}String s = String.valueOf(a);String s2 = s.substring(0, s.indexOf('.'));double result = Double.valueOf(s2);if(a==result){return a;}else{if(sign*a > 0.0)result += sign;return result;}}public static double floor(double a){return ceilOrFloor(a, -1.0, 0.0, -1.0);}public static double ceil(double a){return ceilOrFloor(a, -0.0, 1.0, 1.0);}public static long round(double a){return (long)floor(a+0.5);}

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部分測試結果如下

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java，Math类中的ceil、floor和round函数源码解析以及自己重写实现的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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