1. ceil、floor和round的功能

首先，這三個(gè)方法都是Math類的靜態(tài)方法，而且類Math在java.lang包下，所以我們?cè)诖a中可以直接調(diào)用Math的方法。

Math.ceil(double a)實(shí)現(xiàn)的是對(duì)小數(shù)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(shí)現(xiàn)的是對(duì)小數(shù)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(shí)現(xiàn)的邏輯是四舍五入，但是對(duì)于負(fù)數(shù)有點(diǎn)不一樣，如 Math.round(-1.5) = -1，Math.round(-0.5) = 0，有點(diǎn)繞，所以為了好記點(diǎn)，等效為 Math.floor(a+0.5)，而且返回的是整數(shù)。

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2. ceil、floor源碼?

2.1 ceil和floor代碼

因?yàn)閞ound可通過(guò)floor來(lái)實(shí)現(xiàn)，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(shí)際上都是調(diào)用floorOrCeil方法實(shí)現(xiàn)，只是參數(shù)不一樣。參數(shù)后續(xù)分析，所以我們接下來(lái)分析floorOrCeil這個(gè)方法。

2.2??floorOrCeil源碼

看了源代碼，有點(diǎn)復(fù)雜，接下來(lái)我們一段一段分析?

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2.2.1?

int exponent = Math.getExponent(a);

這個(gè)方法是得到浮點(diǎn)數(shù)a的指數(shù)部分，這個(gè)指數(shù)不是我們的科學(xué)計(jì)算法中的以10為底的指數(shù)，這個(gè)指數(shù)是以2為底的指數(shù)。不懂就舉例，如82.2的指數(shù)為6，0.23的指數(shù)為 -3，-0.1的指數(shù)為 -4，-6.3的指數(shù)為2，這個(gè)是怎么算的？

不知道怎么算出來(lái)的，那我們反推一下這些數(shù)字用指數(shù)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(shù)怎么算出來(lái)后，我們應(yīng)該知道指數(shù)小于0的情況是什么了，其實(shí)就是浮點(diǎn)數(shù)范圍處于 -1<a<1，接下來(lái)用到了三目運(yùn)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(fù)數(shù)還是整數(shù)，如果是負(fù)數(shù)取負(fù)邊界，如果是正數(shù)，取正邊界。這個(gè)時(shí)候用到了我們前面提到的floorOrCeil參數(shù)問(wèn)題，我們先考慮如果是ceil方法，ceil方法調(diào)用floorOrCeil，傳入的負(fù)邊界是 -0.0，正邊界是1.0，那么負(fù)數(shù)取負(fù)邊界得到 -0.0，整數(shù)取正邊界得到 1.0，剛好是向右取整；如果是floor調(diào)用floorOrCeil，傳入的負(fù)邊界是 -1.0，正邊界是0.0，負(fù)數(shù)取負(fù)邊界 -1.0，整數(shù)取正邊界 0.0，剛好是向左取整。

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2.2.3?

如果指數(shù)大于52會(huì)怎么樣呢？這里涉及浮點(diǎn)數(shù)的底層存儲(chǔ)了，接下來(lái)請(qǐng)仔細(xì)閱讀，如下圖。

一個(gè)double浮點(diǎn)數(shù)8個(gè)字節(jié)64位，一位符號(hào)位，11位存放指數(shù)值，52位存放數(shù)值，不懂就舉例。比如76.3，十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)為二進(jìn)制不懂的可以看我另一篇博客，76.3轉(zhuǎn)為二進(jìn)制是 100 1100.01001 1001 1001... (1001一直循環(huán))，和以10為底的指數(shù)原理一樣，這個(gè)數(shù)字以2為底的指數(shù)知道是幾位嗎？對(duì)的，指數(shù)段是6，使用了指數(shù)，以2為底的指數(shù)，我們用P來(lái)表示，那么76.3就變?yōu)榱?1.00110001001 1001 1001...P6。然后接下來(lái)76.3的64位是怎么存儲(chǔ)的呢？符號(hào)位是0，指數(shù)是6，但是還要加上 1023，也就是1029，指數(shù)段二進(jìn)制表示是 10000000101，然后數(shù)值段記錄的數(shù)據(jù)是小數(shù)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(shù)值段二進(jìn)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(jìn)制表示，接下來(lái)我們通過(guò)代碼驗(yàn)證一下，如下。

現(xiàn)在我們來(lái)談?wù)勅绻笖?shù)位大于等于52會(huì)怎么樣？當(dāng)指數(shù)位等于52時(shí)，那么數(shù)值段存的內(nèi)容都是整數(shù)部分的二進(jìn)制，小數(shù)部分根本沒(méi)有存，所以會(huì)有官方注釋提的“a value so large it must be integral”，也就是說(shuō)這個(gè)浮點(diǎn)數(shù)小數(shù)部分在52位數(shù)值段得不到存儲(chǔ)，所以認(rèn)為是整數(shù)，那么就直接return。

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2.2.4

“assert exponent >= 0 && exponent <= 51;”沒(méi)什么好說(shuō)的，進(jìn)一步判斷指數(shù)位是否處于0和51之間。從if語(yǔ)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(diǎn)數(shù)的小數(shù)部分是不是都是0，如果小數(shù)部分是0，我們可以直接返回。經(jīng)過(guò)上面對(duì)浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)分析，我們?cè)趺吹玫礁↑c(diǎn)數(shù)的小數(shù)部分呢？

首先，小數(shù)部分在數(shù)值段存儲(chǔ)，但是指數(shù)部分也在數(shù)值段中存儲(chǔ)，因?yàn)槲覀兛梢缘玫街笖?shù)部分的位數(shù)，這樣我們就可以通過(guò)向左移位把指數(shù)段的11位和數(shù)值段的指數(shù)部分移除，注意：符號(hào)位是不會(huì)被移除的。所以如果是負(fù)數(shù)的話，我們?cè)谝莆唤Y(jié)束之后還得把二進(jìn)制的首位符號(hào)位去掉。

源碼中首先通過(guò)Double.doubleToRawLongBits(a)求得浮點(diǎn)數(shù)的二進(jìn)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(dòng)，其中DoubleConsts.SIGNIF_BIT_MASK是個(gè)常量，數(shù)值大小如下圖，exponent是6。因此得到二進(jìn)制表示 0000 0000 0000 0000 0011 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111。然后進(jìn)行 與 運(yùn)算，最后得到浮點(diǎn)數(shù)的小數(shù)部分二進(jìn)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(shuō)明小數(shù)部分是0，那么說(shuō)明這個(gè)浮點(diǎn)數(shù)其實(shí)是個(gè)整數(shù)，直接return。

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?2.2.5

終于來(lái)到了最后，上面計(jì)算得到小數(shù)部分不是0，那我們需要先得到浮點(diǎn)數(shù)的整數(shù)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(shù)部分的二進(jìn)制位全是1，現(xiàn)在取反則是符號(hào)位、指數(shù)段和數(shù)值段指數(shù)部分的二進(jìn)制是1，那么 (~mask)的二進(jìn)制表示是?1111 1111 1111 1111 1100?0000 0000 0000 0000?0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000，和doppel進(jìn)行與運(yùn)算得到?0100 0000 0101 0011 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000，該二進(jìn)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(diǎn)數(shù)是負(fù)數(shù)，我們剛剛?cè)≌喈?dāng)于已經(jīng)向右取整，只考慮正數(shù)，所以sign*a>0.0，整數(shù)+1（sign是 1.0）；如果是floor，那么sign是 -1.0，然后如果浮點(diǎn)數(shù)是正數(shù)，我們剛剛?cè)≌喈?dāng)于已經(jīng)向左取整，只考慮負(fù)數(shù)，所以sign*a>0.0，整數(shù)-1（sign是 -1.0），到此源碼分析結(jié)束。

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3. 自己重寫實(shí)現(xiàn)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(jiǎn)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(diǎn)數(shù)的整數(shù)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(cè)試結(jié)果如下

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總結(jié)

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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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