У кожному місці, куди я дивився, написано, що doubleце floatмайже у всіх сенсах. floatбув застарілий doubleв Java, так чому він досі використовується?

Я багато програмую з Libgdx, і вони змушують вас використовувати float(deltaTime тощо), але мені здається, що doubleпросто просто працювати з точки зору пам’яті та пам’яті.

Я також читав Коли ви використовуєте float і коли ви використовуєте подвійний , але якщо floatце дійсно добре лише для чисел з великою кількістю цифр після десяткової крапки, то чому ми не можемо просто використати одну з багатьох варіантів double?

Чи є якась причина, чому люди наполягають на використанні поплавців, хоча це насправді вже не має жодних переваг? Чи просто занадто багато роботи, щоб все це змінити?

LibGDX - це фреймворк, який здебільшого використовується для розробки ігор.

У розробці ігор, як правило, доводиться робити в режимі реального часу велику кількість стискань чисел, і будь-яка продуктивність може мати справу. Ось чому розробники ігор зазвичай використовують float, коли точність поплавця є достатньою.

Розмір реєстрів FPU в процесорі - не єдине, що потрібно враховувати в цьому випадку. Насправді більшість суттєвих скорочень чисельності в розробці ігор здійснюється графічним процесором, а графічні процесори, як правило, оптимізовані для поплавців, а не для подвоєнь .

А ще є:

• Пропускна здатність шини пам’яті (як швидко можна переміщувати дані між оперативною пам’яттю, процесором та графічним процесором)
• Кеш процесора (що робить попередній менш необхідним)
• ОЗП
• VRAM

які всі дорогоцінні ресурси, з яких ви отримуєте вдвічі більше, коли ви використовуєте 32-бітний флоат, а не 64-бітний подвійний.

Поплавці використовують вдвічі більше пам’яті, ніж удвічі.

Вони можуть мати меншу точність, ніж удвічі, але багато додатків не вимагають точності. Вони мають більший діапазон, ніж будь-який формат фіксованої точки аналогічного розміру. Тому вони заповнюють нішу, яка потребує широкого діапазону чисел, але не потребує високої точності і де важливе використання пам'яті. У минулому я, наприклад, використовував їх для великих нейронних мереж.

Виходячи за межі Java, вони також широко використовуються в 3D-графіці, оскільки багато графічних процесорів використовують їх як основний формат - за межами дуже дорогих пристроїв NVIDIA Tesla / AMD FirePro, плаваюча точка з подвоєною точністю дуже повільна на GPU.

Зворотна сумісність

Це причина номер один для збереження поведінки у вже існуючій мові / бібліотеці / ISA / тощо.

Поміркуйте, що буде, якби вони вивезли поплавці з Java. Libgdx (і тисячі інших бібліотек та програм) не працюватимуть. Для того, щоб оновити все, можливо, знадобиться багато зусиль (цілком можливо, років для багатьох проектів (просто подивіться на зворотній перехід на сумісність Python 2 до Python 3). І не все буде оновлено, деякі речі будуть порушені назавжди, тому що технічні працівники відмовилися від них, можливо, швидше, ніж вони мали б, бо знадобиться більше зусиль, ніж вони хочуть оновити, або тому, що більше неможливо виконати те, що передбачалося в їх програмному забезпеченні робити.

Продуктивність

64-розрядні парні забирають вдвічі більше пам’яті і майже завжди повільніше обробляють, ніж 32-бітові поплавці (дуже рідкісні винятки, коли очікується, що 32-бітна плаваюча здатність буде використовуватися так рідко або зовсім не виходить, що не було докладено жодних зусиль для їх оптимізації. Якщо ви не розробляєте спеціалізоване обладнання, ви цього не відчуєте найближчим часом.)

Особливо актуальний для вас, Libgdx - це ігрова бібліотека. Ігри мають тенденцію бути більш чутливими до продуктивності, ніж більшість програмного забезпечення. І ігрові відеокарти (наприклад, AMD Radeon і NVIDIA Geforce, а не FirePro або Quadro), як правило, мають дуже низьку 64-бітну плаваючу крапку. Люб’язно надано Anandtech, ось як подвійна точність продуктивності порівнюється з продуктивністю однієї точності на деяких доступних ігрових картах AMD та NVIDIA (станом на початок 2016 року)

AMD
Card    R9 Fury X      R9 Fury       R9 290X    R9 290
FP64    1/16           1/16          1/8        1/8

NVIDIA
Card    GTX Titan X    GTX 980 Ti    GTX 980    GTX 780 Ti
FP64    1/32           1/32          1/32       1/24

Зауважте, що серії R9 Fury та GTX 900 новіші, ніж серії R9 200 та GTX 700, тому відносна продуктивність для 64-бітової плаваючої точки зменшується. Поверніться досить далеко, і ви знайдете GTX 580, який мав співвідношення 1/8, як у серії R9 200.

1/32 вистави - це досить велика пеня, яку потрібно заплатити, якщо у вас є обмежене обмеження в часі і ви не заробляєте багато, використовуючи більший подвійний.

Атомні операції

Окрім того, що вже говорили інші, недоліком double(та long) для Java є те, що призначення 64-бітових примітивних типів не гарантується атомним . З специфікації мови Java, Java SE 8 Edition , сторінка 660 (наголос додано):

17.7 Неатомна обробка doubleтаlong

Для цілей моделі пам'яті мови програмування Java одне записування до енергонезалежного longабо doubleзначення трактується як два окремих запису: по одному на кожну 32-бітну половину. Це може призвести до ситуації, коли нитка бачить перші 32 біти 64-бітного значення з одного запису, а другий 32 біт з іншого запису.

Гидота.

Щоб цього уникнути, вам слід оголосити 64-бітну змінну за допомогоюvolatile ключового слова або скористатися якоюсь іншою формою синхронізації навколо призначення.

Здається, що інші відповіді пропустили один важливий момент: архітектури SIMD можуть обробляти менше / більше даних, залежно від того, чи вони працюють doubleабо floatбудуються (наприклад, вісім знаків з плаваючою цифрою одночасно або чотири подвійні значення одночасно).

Підсумок міркувань щодо ефективності роботи

• float може бути швидшим на певних процесорах (наприклад, на певних мобільних пристроях).
• float використовує менше пам'яті, тому у величезних наборах даних це може істотно зменшити загальну необхідну пам'ять (жорсткий диск / оперативну пам’ять) та споживану пропускну здатність.
• float може призвести до того, що ЦП споживає менше енергії (я не можу знайти посилання, але, якщо це неможливо, принаймні здається правдоподібним) для одноточних обчислень порівняно з обчисленнями подвійної точності.
• float споживає меншу пропускну здатність, а в деяких додатках це важливо.
• SIMD-архітектури можуть обробляти стільки ж, скільки разів удвічі більше, ніж зазвичай.
• float використовує стільки як половину кеш-пам'яті порівняно з подвійною.

Підсумок точності міркувань

• У багатьох додатках floatдостатньо
• double все одно має набагато більшу точність

Міркування щодо сумісності

• Якщо ваші дані потрібно подати до графічного процесора (наприклад, для відеоігор із використанням OpenGL або будь-якого іншого API надання), формат з плаваючою комою значно швидший, ніж double(це тому, що виробники GPU намагаються збільшити кількість графічних ядер, і таким чином вони намагаються зберегти якомога більше мікросхем у кожному ядрі, тому оптимізація floatдозволяє створювати графічні процесори з більшою кількістю ядер всередині)
• Старі графічні процесори та деякі мобільні пристрої просто не можуть сприймати doubleяк внутрішній формат (для операцій 3D-рендерінгу)

Загальні поради

• Для сучасних настільних процесорів (і, можливо, непогана кількість мобільних процесорів) ви можете припустити, що використання тимчасових doubleзмінних на стеку дає додаткову точність безкоштовно (додаткова точність без штрафних санкцій).
• Ніколи не використовуйте більше точності, ніж вам потрібно (ви можете не знати, яка точність вам справді потрібна).
• Іноді вас просто примушує діапазон значень (деякі значення будуть нескінченними, якщо ви використовуєте float, але можуть бути обмежені значення, якщо ви використовуєте double)
• Використання лише floatабо лише doubleзначно допомагає компілятору виконувати SIMD-ify інструкції.

Дивіться коментарі від PeterCordes нижче для отримання більш детальної інформації.

Крім інших згаданих причин:

Якщо у вас є дані про вимірювання, будь то тиск, потік, струм, напруга чи інше, це часто робиться з обладнанням, що має АЦП.

АЦП зазвичай має 10 або 12 біт, рідше - 14 або 16 біт. Але давайте дотримуватимемося 16-бітового - якщо вимірювати повну шкалу, ви маєте точність 1/65535. Це означає, що зміна з 65534/65535 на 65535/65535 - це саме цей крок - 1/65535. Це приблизно 1.5E-05. Точність поплавця становить близько 1E-07, тому набагато краще. Це означає, що ви нічого не втрачаєте, використовуючи floatдля зберігання цих даних.

Якщо ви робите надмірні обчислення за допомогою поплавців, ви працюєте трохи гірше, ніж з doublesточки зору точності, але часто вам не потрібна ця точність, оскільки вам часто все одно, якщо ви просто виміряли напругу 2 В або 2.00002 В. Аналогічно , якщо ви перетворюєте цю напругу в тиск, вам не байдуже, чи є у вас 3 бар або 3.00003 бар.