Java Float 类

最后修改时间：2025 年 4 月 13 日

java.lang.Float 类是原始 float 类型的包装类，它提供了实用方法和常量来处理浮点数值。它支持 float 值和 String 表示之间的转换，同时还提供数值比较和特殊值检查的功能。

作为 Java 包装类的一部分，Float 允许将原始类型用作对象。当在诸如 ArrayList 之类的集合中存储 float 值，或者执行需要对象的操作（例如解析输入数据或与期望对象类型的框架交互）时，这尤其有用。

Float 类提供了几个用于处理浮点数值的方法。这些包括：

parseFloat(String s) - 将字符串转换为原始 float。
valueOf(float f) - 返回一个表示指定原始 float 的 Float 对象。
floatValue() - 从 Float 对象中提取原始 float 值。
compare(Float f1, Float f2) - 比较两个 Float 值，正确处理 NaN 和无穷大。
isNaN(float f) - 确定给定的 float 值是否为 NaN（非数字）。

此外，该类定义了重要的常量：

Float.MAX_VALUE - 最大的正有限 float 值。
Float.MIN_VALUE - 最小的正非零 float 值。
Float.POSITIVE_INFINITY 和 Float.NEGATIVE_INFINITY - 表示超出有限范围的值。
Float.NaN - 表示未定义的浮点结果。

通过利用这些方法和常量，开发人员可以高效地处理 float 值，同时确保正确处理特殊情况。

创建 Float 对象

可以使用 valueOf 方法或自动装箱来创建 Float 对象。 valueOf 方法是首选，因为它可能会为常用值重用缓存的实例，从而提高性能。自动装箱会自动将原始 float 值转换为 Float 对象（如果需要），例如将它们存储在集合中时。

Main.java

package com.zetcode;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        
        Float f1 = Float.valueOf(3.14f);
        Float f2 = Float.valueOf("3.14");

        // Autoboxing
        Float f3 = 3.14f;

        System.out.println("f1: " + f1);
        System.out.println("f2: " + f2);
        System.out.println("f3: " + f3);

        // Converting back to primitive
        float primitive = f1;
        System.out.println("Primitive value: " + primitive);
    }
}

此示例演示了创建 Float 对象的两种方法：使用 valueOf（可能受益于缓存）和自动装箱（简化了从原始类型的转换）。虽然自动装箱提供了便利，但在某些情况下，显式使用 valueOf 更好，可以提高内存效率。

解析和转换浮点数

Float 类提供了将字符串解析为 float 值以及将 float 值转换为字符串的方法。当处理用户输入或显示 float 值时，这些操作很常见。

Main.java

package com.zetcode;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        // String to float conversion
        String numStr = "123.456";
        float parsedFloat = Float.parseFloat(numStr);
        System.out.println("Parsed float: " + parsedFloat);
        
        // Float to String conversion
        Float f = 789.012f;
        String floatStr1 = f.toString();
        String floatStr2 = Float.toString(789.012f);
        
        System.out.println("toString(): " + floatStr1);
        System.out.println("Float.toString(): " + floatStr2);
        
        // Hexadecimal string representation
        String hexStr = Float.toHexString(123.456f);
        System.out.println("Hexadecimal: " + hexStr);
    }
}

此示例显示了如何在字符串和 float 值之间进行转换。 parseFloat 方法将字符串转换为原始 float，而 toString 方法将 float 值转换为字符串。 toHexString 方法提供了十六进制表示形式。

特殊浮点数值

Float 值可以表示特殊情况，例如 NaN（非数字）和无穷大。 Float 类提供了检查这些特殊值的方法和表示它们的常量。

Main.java

package com.zetcode;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        // Special float values
        float nan = Float.NaN;
        float posInf = Float.POSITIVE_INFINITY;
        float negInf = Float.NEGATIVE_INFINITY;
        
        System.out.println("NaN: " + nan);
        System.out.println("Positive Infinity: " + posInf);
        System.out.println("Negative Infinity: " + negInf);
        
        // Checking special values
        System.out.println("Is NaN? " + Float.isNaN(nan));
        System.out.println("Is Infinity? " + Float.isInfinite(posInf));
        
        // Operations with special values
        System.out.println("NaN == NaN? " + (nan == nan)); // false!
        System.out.println("Float.compare(nan, nan): " + 
                         Float.compare(nan, nan)); // 0
    }
}

此示例演示了特殊 float 值以及如何检查它们。请注意，根据 == 运算符，NaN 不等于自身，但是 Float.compare 可以正确处理这种情况。始终使用 Float 方法来检查特殊值。

浮点数比较

由于浮点精度问题，比较 float 值需要特别小心。当使用直接相等性检查时，微小的舍入误差可能会导致意外的结果。 Float 类提供了安全比较和排序 float 值的方法，但对于精确的财务计算，建议使用 BigDecimal。

浮点数比较的最佳实践

避免直接相等性检查 (==)： 浮点精度误差可能会导致不正确的比较。
使用 equals() 进行精确匹配： 虽然比 == 略好，但此方法仍然存在精度问题。
首选 compareTo() 进行排序： 安全地确定更大、相等或更小的值。
使用 epsilon 进行近似相等： Math.abs(f1 - f2) < epsilon 考虑了小的浮点误差。
使用 BigDecimal 进行财务和精确计算： 它消除了舍入误差并确保精确值，使其成为货币计算的理想选择。

Main.java

package com.zetcode;

import java.math.BigDecimal;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        Float f1 = 1.0f / 3.0f;
        Float f2 = 0.33333334f; // Approximate 1/3
        
        // Direct comparison (not recommended)
        System.out.println("f1 == f2: " + (f1 == f2));
        
        // Using equals (considers precision)
        System.out.println("f1.equals(f2): " + f1.equals(f2));
        
        // Using compareTo
        System.out.println("f1.compareTo(f2): " + f1.compareTo(f2));
        
        // Comparing with epsilon (recommended for approximate equality)
        float epsilon = 0.000001f;
        boolean nearlyEqual = Math.abs(f1 - f2) < epsilon;
        System.out.println("Nearly equal: " + nearlyEqual);

        // Using BigDecimal for precise comparison (recommended for financial calculations)
        BigDecimal bd1 = new BigDecimal("1.0").divide(new BigDecimal("3.0"), 10, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
        BigDecimal bd2 = new BigDecimal("0.33333334");

        System.out.println("BigDecimal comparison: " + bd1.compareTo(bd2)); // Ensures precise ordering
    }
}

此示例演示了比较 float 值的不同方法，并强调了使用 BigDecimal 进行精确数值计算的优势，在这种计算中，准确性至关重要。

Float 位操作

Float 类允许在 float 值及其位表示形式之间进行转换。这对于底层操作或需要精确控制 float 表示形式时很有用。

Main.java

package com.zetcode;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        float value = -123.456f;
        
        // Convert float to bits
        int bits = Float.floatToIntBits(value);
        System.out.println("Float bits: " + Integer.toBinaryString(bits));
        
        // Convert bits back to float
        float reconstructed = Float.intBitsToFloat(bits);
        System.out.println("Reconstructed: " + reconstructed);
        
        // Special cases
        System.out.println("NaN bits: " + 
            Integer.toBinaryString(Float.floatToIntBits(Float.NaN)));
        System.out.println("Infinity bits: " + 
            Integer.toBinaryString(Float.floatToIntBits(Float.POSITIVE_INFINITY)));
    }
}

此示例演示了如何在 float 值及其位表示形式之间进行转换。 floatToIntBits 方法返回 32 位表示形式，而 intBitsToFloat 重构 float 值。这对于理解 float 内部结构很有用。

Float 常量

Float 类定义了几个有用的常量，这些常量表示重要的 float 值。在使用 float 范围和限制时，这些常量很有帮助。

Main.java

package com.zetcode;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("Float size in bits: " + Float.SIZE);
        System.out.println("Maximum value: " + Float.MAX_VALUE);
        System.out.println("Minimum normal value: " + Float.MIN_NORMAL);
        System.out.println("Minimum positive value: " + Float.MIN_VALUE);
        System.out.println("Exponent bias: " + Float.MAX_EXPONENT);
        System.out.println("Minimum exponent: " + Float.MIN_EXPONENT);
        
        // Checking if a value is within float range
        double largeValue = 1e50;
        System.out.println(largeValue + " is finite float? " + 
            (largeValue <= Float.MAX_VALUE && largeValue >= -Float.MAX_VALUE));
    }
}

此示例显示了 Float 类中定义的重要常量。这些常量表示 float 类型的限制和特征。它们对于范围检查和理解 float 功能很有用。

Float 与 Double

Float 类与 Double 相似，但处理 32 位浮点数值，而不是 64 位。此示例比较了 Float 和 Double 在精度和范围方面的差异。

Main.java

package com.zetcode;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        // Precision comparison
        float floatPi = (float) Math.PI;
        double doublePi = Math.PI;
        
        System.out.println("Float PI: " + floatPi);
        System.out.println("Double PI: " + doublePi);
        System.out.println("Precision loss: " + (doublePi - floatPi));
        
        // Range comparison
        System.out.println("\nFloat range: " + Float.MIN_VALUE + " to " + Float.MAX_VALUE);
        System.out.println("Double range: " + Double.MIN_VALUE + " to " + Double.MAX_VALUE);
        
        // Memory usage
        System.out.println("\nFloat size: " + Float.SIZE + " bits");
        System.out.println("Double size: " + Double.SIZE + " bits");
    }
}

此示例演示了 Float 和 Double 之间的差异。 Float 的精度较低（大约 6-7 位小数）并且范围小于 Double，但使用的内存只有一半。当内存至关重要且精度要求不高时，请选择 Float。

来源

Java Float 类文档

在本文中，我们通过实际示例介绍了 Java Float 类的所有主要方面。理解这些方法对于在 Java 应用程序中正确处理浮点数至关重要。

作者

我叫 Jan Bodnar，是一位经验丰富的程序员。我于 2007 年开始撰写编程文章，至今已撰写了超过 1,400 篇文章和八本电子书。凭借超过八年的教学经验，我致力于分享我的知识并帮助他人掌握编程概念。

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