Java 中的 NaN | Baeldung中文网

1. 概述

简单来说，NaN（Not a Number）是一个特殊的数值类型，表示“非数字”。

本文将深入讲解 Java 中的 NaN 值，包括哪些操作会产生它、如何正确判断和处理它。对于做数值计算或数据清洗的同学来说，这属于必须掌握的“踩坑”知识点。

2. 什么是 NaN？

✅ NaN 通常表示无效运算的结果。比如 0.0 / 0.0 这种数学上无定义的操作，Java 不会抛异常，而是返回 NaN。

✅ 也用于表示无法用实数表达的值。例如 √(-1) 在实数范围内无解，Java 就用 NaN 表示。

NaN 的定义来自 IEEE 754 浮点数标准，Java 的 float 和 double 类型完全遵循这一标准。

Java 提供了两个常量：

Double.NaN
Float.NaN

官方文档描述如下：

“一个表示 double 类型 NaN 值的常量。其值等价于 Double.longBitsToDouble(0x7ff8000000000000L)。”

“一个表示 float 类型 NaN 值的常量。其值等价于 Float.intBitsToFloat(0x7fc00000)。”

⚠️ 注意：Java 其他数值类型（如 int、long）没有对应的 NaN 常量。

3. NaN 的比较问题

这是最容易踩坑的地方：NaN 无法通过常规比较操作识别。

所有涉及 NaN 的比较（==、>、<）都返回 false，唯独 != 返回 true。

来看一段代码：

double NAN = Double.NaN;

System.out.println("NaN == 1 = " + (NAN == 1));
System.out.println("NaN > 1 = " + (NAN > 1));
System.out.println("NaN < 1 = " + (NAN < 1));
System.out.println("NaN != 1 = " + (NAN != 1));
System.out.println("NaN == NaN = " + (NAN == NAN));
System.out.println("NaN > NaN = " + (NAN > NAN));
System.out.println("NaN < NaN = " + (NAN < NAN));
System.out.println("NaN != NaN = " + (NAN != NAN));

输出结果：

NaN == 1 = false
NaN > 1 = false
NaN < 1 = false
NaN != 1 = true
NaN == NaN = false
NaN > NaN = false
NaN < NaN = false
NaN != NaN = true

看到没？连 NaN == NaN 都是 false！所以：

❌ 错误做法：

if (value == Double.NaN) { ... } // 永远不会成立

✅ 正确做法有两种：

方法一：利用 `x != x` 只对 NaN 成立

if (value != value) {
    // 只有 NaN 满足这个条件
}

方法二（推荐）：使用标准 API

double x = 1;
System.out.println(x + " is NaN = " + (x != x));
System.out.println(x + " is NaN = " + Double.isNaN(x));
        
x = Double.NaN;
System.out.println(x + " is NaN = " + (x != x));
System.out.println(x + " is NaN = " + Double.isNaN(x));

输出：

1.0 is NaN = false
1.0 is NaN = false
NaN is NaN = true
NaN is NaN = true

📌 建议：优先使用 Double.isNaN() 或 Float.isNaN()，代码更清晰，可读性更强。

4. 哪些操作会产生 NaN？

处理浮点数时，以下几种情况会返回 NaN 而不是抛出异常，必须小心！

4.1 数学上无定义的运算

double ZERO = 0;
System.out.println("ZERO / ZERO = " + (ZERO / ZERO));
System.out.println("INFINITY - INFINITY = " + 
  (Double.POSITIVE_INFINITY - Double.POSITIVE_INFINITY));
System.out.println("INFINITY * ZERO = " + (Double.POSITIVE_INFINITY * ZERO));

输出：

ZERO / ZERO = NaN
INFINITY - INFINITY = NaN
INFINITY * ZERO = NaN

4.2 实数范围内无解的函数

System.out.println("SQUARE ROOT OF -1 = " + Math.sqrt(-1));
System.out.println("LOG OF -1 = " +  Math.log(-1));

输出：

SQUARE ROOT OF -1 = NaN
LOG OF -1 = NaN

4.3 任何与 NaN 的运算

只要参与运算的任意操作数是 NaN，结果就是 NaN：

System.out.println("2 + NaN = " +  (2 + Double.NaN));
System.out.println("2 - NaN = " +  (2 - Double.NaN));
System.out.println("2 * NaN = " +  (2 * Double.NaN));
System.out.println("2 / NaN = " +  (2 / Double.NaN));

输出：

2 + NaN = NaN
2 - NaN = NaN
2 * NaN = NaN
2 / NaN = NaN

4.4 用 NaN 表示缺失值

Java 中不能给 double 或 float 赋 null，所以常使用 NaN 来表示“未知”或“缺失”：

double maxValue = Double.NaN; // 表示尚未计算或无效

这在数据处理、统计计算中很常见，比如某传感器未采集到数据时，用 NaN 填充。

5. 总结

NaN 是 IEEE 754 标准定义的特殊值，Java 的 float/double 支持。
❌ 不要用 == 判断 NaN，永远返回 false。
✅ 使用 Double.isNaN() 或 Float.isNaN() 进行判断。
数学无定义、实数无解、含 NaN 的运算都会返回 NaN。
可用 NaN 表示缺失值，替代 null 的语义。

处理浮点数时，特别是做数据聚合、比较、转换前，务必先检查 NaN，否则可能引发后续逻辑错误。

完整示例代码见 GitHub：https://github.com/eugenp/tutorials/tree/master/core-java-modules/core-java-numbers-2

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