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1、刷卡時刷卡機錯誤碼9999

刷卡時刷卡機錯誤碼9999

復制粘貼一時爽，頻出 bug 火葬場。對開發者而言，Stack Overflow 和 GitHub 是最為熟悉不過的兩大平臺，這些平臺充斥著大量開源項目信息和解決各類問題的代碼片段。最近，一位叫做 Aioobe 的開發者在一項調查中發現了一段自己十年前寫的代碼，這段代碼成為了 Stack Overflow 上復制次數最多、傳播范圍最廣的答案，GitHub 的眾多項目中也存在這段代碼。然而，這位開發者表示這段代碼其實是有 bug 的，并于近日更新了答案并作出說明。

這段代碼是干啥的？

2010 年的時候，我整天泡在 Stack Overflow 上回答問題，希望可以提高自己的知名度。當時，有一個問題吸引了我的注意：如何以人類可讀的格式輸出字節數？舉個例子，將“123456789 字節”轉換為“123.5 MB”的格式輸出。

這是現在的截圖，但問題確實是這個

這里的隱含范式在于所得到的字符串值應該在 1 到 999.9 之間，后面再跟上一個大小合適的單位。當時已經有人給了一條回應。答案中的代碼以循環為基礎，基本思路非常簡單：嘗試所有單位，從最大（EB，即 1018 字節）到最小（B，即 1 字節），而后使用一種顯示數量小于實際字節數量的單位。用偽代碼寫出來，基本是這么個意思：

\ue676復制代碼

suffixes = [ "EB", "PB", "TB", "GB", "MB", "kB", "B" ]magnitudes = [ 1018, 1015, 1012, 109, 106, 103, 100 ]i = 0while (i < magnitudes.length && magnitudes[i] > byteCount) i++printf("%.1f %s", byteCount / magnitudes[i], suffixes[i])

一般來說，如果發布的正確答案已經獲得了正分數，那后發者很難追上。在 Stack Overflow 上，這就叫“拔槍最快的贏”。不過，我認為這個答案有缺陷，所以準備重新改改。我意識到，無論是 KB、MB 還是 GB，所有單位的本質實際都是 1000 的冪（當然，按 IEC 標準來講是 1024），意味著應該可以使用對數而非循環來計算正確的量級單位。

基于以上思路，我發布了下列內容：

\ue676復制代碼

public static String humanReadableByteCount(Long bytes, boolean SI) { int unit = si ? 1000 : 1024; if (bytes < unit) return bytes + " B"; int exp = (int) (Math.log(bytes) / Math.log(unit)); String pre = (si ? "kMGTPE" : "KMGTPE").charAt(exp-1) + (si ? "" : "i"); return String.format("%.1f %sB", bytes / Math.pow(unit, exp), pre);}

當然，這段代碼可讀性不高，而且 log/pow 也可能在一定程度上影響執行效率，但至少這里沒有循環，幾乎不涉及分支，我覺得還是比較整潔的。

這里面使用的數學方法非常簡單。字節計數表示為 byeCount=1000s , 其中的 s 代表小數點后的位數（以二進制表示，則使用 1024 為基數），求解 s，即可得出 s=log1000(byteCount)。

API 里沒有現成的 log1000 可以直接使用，但我們不妨用自然對數來表示，即 s\u205f=\u205flog(byteCount)\u205f/\u205flog(1000)。接下來，我們取 s 的底（即取整數），因為假如我們得出的結果超過 1 MB（但不足 1 GB），則希望繼續使用 MB 作為表示單位。

此時，如果 s=1，則單位為 KB；如果 s=2，則單位為 MB；依此類推，我們將 byteCount 值除以 1000s ，然后取對應的單位。

接下來，我能做的就是等待，看看社區是否喜歡這個答案。那時候的我，絕對想不到它會成為 Stack Overflow 上復制最多的代碼片段。

BUG 在哪？

估計不少人看到這兒肯定在想，這段代碼里到底有什么 bug？

再來看一遍代碼：

\ue676復制代碼

public static String humanReadableByteCount(long bytes, boolean si) { int unit = si ? 1000 : 1024; if (bytes < unit) return bytes + " B"; int exp = (int) (Math.log(bytes) / Math.log(unit)); String pre = (si ? "kMGTPE" : "KMGTPE").charAt(exp-1) + (si ? "" : "i"); return String.format("%.1f %sB", bytes / Math.pow(unit, exp), pre);}

在 EB，即 1018 之后，接下來的單位應該是 ZB，即 1021。難道是輸入量過大導致“kMGTPE”字符串的索引超出范圍？不是的，long 的最大值是 263\u205f-\u205f1\u205f≈\u205f9.2\u205f×\u205f1018，因此任何 long 值都不會超出 EB 范圍。

那么，是 SI 與二進制之間存在混雜嗎？也不是。答案的早期版本中確實有這個問題，但很快就得到了修復。

那么，是不是 exp 可以為 0 會導致 charAt(exp-1) 發生錯誤？不是的。第一個 if 語句也涵蓋了這種情況，因此 exp 值將始終至少為 1。

那就只剩最后一種情況了，輸出結果中是否存在某些奇怪的舍入錯誤？這正是我們接下來要討論的部分……

太多個 9

這套解決方案一直運作良好，直到字節數量達到 1 MB。假定輸入為 999999 字節，那么結果（在 SI 模式下）將為“1000.0 kB”。盡管 999999 比 999.9 x 10001 更接近于 1000 x 10001，但根據規范，1000 的“有效位數”超出了范圍。正確的結果應該是“1.0 MB”。

無論如何，在這個帖子的所有 22 個答案中（包括使用 Apache Commons 以及 Android 庫的答案）截至本文撰稿之時都存在這個錯誤（或者其變體）。那么，我們該如何解決？

首先，我們會注意到，一旦字節數比 999.9 x 10001（999.9 k）更接近于 1 x 10002（1 MB），則指數（exp）就應由“k”變更為“M”。例如，9999950 就符合這種情況。同樣的，當我們輸入 999950000 時，我們應該從“M”切換為“G”，依此類推。為了達成這一目標，我們會計算該閾值，一旦字節數超過閾值，則增加 exp：

\ue676復制代碼

if (bytes >= Math.pow(unit, exp) * (unit - 0.05)) exp++;

調整之后，代碼即可正常工作，直到字節數接近 1 EB。以輸入為 999,949,999,999,999,999 為例，其目前的結果為 1000.0 PB，但正確結果應該是 999.9 PB。但從數學上講，代碼結果又是準確的，這又是怎么回事？這里，我們就遇到了 double（雙）精度機制的局限性。

浮點運算基礎知識

由于采用 IEEE 754 表示方式，因此近零浮點值會非常密集，但大值則非常稀疏。實際上，所有浮點值中的一半都位于 -1 與 1 之間；而在談到大雙精度浮點數時，像 Long.MAX_VALUE 那么大的值已經沒有任何意義了。

\ue676復制代碼

double l1 = Double.MAX_VALUE;double l2 = l1 - Long.MAX_VALUE;System.err.println(l1 == l2); // prints true

下面來看兩項有問題的計算：

我們當然可以切換為 BigDecimal，但這么干就沒意思了。另外，由于標準 API 中沒有 BigDecimal log 函數，所以問題其實仍然存在。

縮小中間值

對于第一個問題，我們可以將字節值縮小至更合理的精度范圍，同時相應調整 exp。無論如何，最終結果都會四舍五入，因此我們要做的就是不要舍棄最低有效數字。

\ue676復制代碼

if (exp > 4) { bytes /= unit; exp--;}

調整最低有效位

對于第二個問題，我們當然關心最低有效位（999、949、99…9 與 999,950,00…0 應該以不同的單位結尾），因此必須得想個不同的解決方案。

首先，我們注意到閾值存在 12 種不同的可能值（每種模式 6 種），而且其中只有一種最終會發生故障。通過以 D0016 結尾這一跡象，可以準確識別出錯誤結果。一旦發生這種情況，我們將其調整為正確值即可。

\ue676復制代碼

long th = (long) (Math.pow(unit, exp) * (unit - 0.05));if (exp < 6 && bytes >= th - ((th & 0xFFF) == 0xD00 ? 52 : 0)) exp++;

由于我們在浮點結果中需要使用特定數位模式，因此下手的對象自然就是 strictfp，旨在保證其不受硬件運行代碼的影響。

負輸入

目前我還沒想到什么情況下有可能需要使用負字節數量，但考慮到 Java 不支持無符號 long，我們最好還是把這個問題考慮進來。現在，如果輸入為 -10000，那么結果為 -10000 B。這里我們引入 absBytes:

\ue676復制代碼

long absBytes = bytes == Long.MIN_VALUE ? Long.MAX_VALUE : Math.abs(bytes);

這里的表達之所以如此復雜，是基于 -Long.MIN_VALUE == Long.MIN_VALUE 這一事實。現在，我們利用 absBytes 替代 bytes 執行所有與 exp 相關的計算。

最終版本

以下是代碼片段的最終版本，其中已經對最初版本做了精心調整與改進：

\ue676復制代碼

// 來自: https://programming.guide/the-worlds-most-copied-so-snippet.htmlpublic static strictfp String humanReadableByteCount(long bytes, boolean si) { int unit = si ? 1000 : 1024; long absBytes = bytes == Long.MIN_VALUE ? Long.MAX_VALUE : Math.abs(bytes); if (absBytes < unit) return bytes + " B"; int exp = (int) (Math.log(absBytes) / Math.log(unit)); long th = (long) (Math.pow(unit, exp) * (unit - 0.05)); if (exp < 6 && absBytes >= th - ((th & 0xfff) == 0xd00 ? 52 : 0)) exp++; String pre = (si ? "kMGTPE" : "KMGTPE").charAt(exp - 1) + (si ? "" : "i"); if (exp > 4) { bytes /= unit; exp -= 1; } return String.format("%.1f %sB", bytes / Math.pow(unit, exp), pre);}

請注意，這段代碼最初的目標是避免由循環以及大量分支帶來的復雜性。在解決了所有極端情況之后，新代碼的可讀性要比原始版本更差。我個人是肯定不會把這段代碼復制到生產代碼中的。

這段代碼被復制到了哪里？

2018 年，一位名叫 Sebastian Baltes 的博士生在《Empirical Software Engineering》上發表了一篇論文，標題為《GitHub 項目中 Stack Overflow 代碼片段的用法與歸因》，文章探討的核心議題只有一個：用戶對代碼片段的引用是否遵循 Stack Overflow 的 CC BY-SA 3.0 許可，即從 Stack Overflow 上復制代碼時，用戶應保證何等程度的歸因水平？

在分析當中，作者從 Stack Overflow 數據轉儲中提取出代碼片段，并將其與公共 GitHub 存儲庫中的代碼進行匹配。下面來看論文的基本發現：

我們進行了一項大規模實證研究，分析了來自各公共 GitHub 項目中的非常規 Java 代碼片段，對其中實際上源自 Stack Overflow 的代碼片段進行了用法與歸因調查。

這篇文章給出了一份表格，而其中 ID 為 3758880 的答案正是我八年前發布的那一條。截至目前，這條答案獲得了幾十萬次查看外加一千多個好評。只要在 GitHub 上隨便搜搜，就能找到成千上萬條 humanReadableByteCount。

這也就意味著，這段有問題的代碼被無數的項目和開發者引用，要驗證這段代碼是否也在自己的本地存儲庫內，請執行以下操作：

\ue676復制代碼

$ git grep humanReadableByteCount

心得摘要

最后，我希望告訴廣大開發者 Stack Overflow 上的代碼片段可能存在 bug，即使得到無數好評也改變不了這一事實；一定要對所有極端情況做出測試，特別是測試那些復制自 Stack Overflow 的代碼；浮點運算很復雜，也很困難，在復制代碼時，請確保了解代碼背后的邏輯和使用規范。

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