Vergleichen von Fließkommawerten unter Java

Einen Integerwert unter Java zu vergleichen ist trivial. Man nehme zwei Variablen vom Typ Integer und vergleiche sie, unter Zuhilfenahme des entsprechenden Operators, miteinander:

int a = 7;
int b = 7;

boolean equal = a == b;

Am Ende ist der Wert in der Variable equal true, da die Werte in der Variable a und b identisch sind. Nun könnte das Ganze bei Fließkommazahlen ebenso funktionieren:

double a = 7;
double b = 7;

boolean equal = a == b;

Auch in diesem Fall ist das Ergebnis am Ende true. Trotzdem sollten Fließkommazahlen niemals auf diese Weise verglichen werden. Spätestens bei folgendem Beispiel fällt dies auf:

double a = 4.1 + 0.8;
double b = 5.7 - 0.8;

boolean equal = a == b;

Obwohl beide Rechnungen eigentlich 5,9 ergeben sollten, wird in der Variable equal der Wert false enthalten sein. Hintergrund hierfür ist die Speicherung der Fließkommazahlen. Diese ist im Standard IEEE 754 festgelegt. Bei dieser Darstellung besteht die Zahl aus einem Vorzeichen, einem Exponent und einer Mantisse. Bei der Umwandlung der Dezimalzahl in ihre binäre Darstellung und der Verrechnung kann es zu Ungenauigkeiten (z.B. bei der Rundung im Prozessor) kommen. Wenn diese Werte nun binär verglichen werden, sind sie nicht identisch. Statt durch direkten Vergleich, sollte die „Gleichheit“ durch eine Differenzrechnung ermittelt werden:

public static boolean compare(double a, double b) {
    return Math.abs(a - b) < 0.0001; // Diff smaller epsilon?
}

Nachdem die Differenz der beiden Werte gebildet wurde, wird überprüft ob diese kleiner als Epsilon sind. Epsilon stellt den Threshold bzw. eine Schwelle oder Toleranz dar. Solange die Differenz unter diesem Wert liegt, werden beide Werte als identisch angenommen. Natürlich fehlt in dieser Methode noch eine Absicherung gegenüber NaN-Werten.

Statt sich eine solche Methode selber zu schreiben, können Methoden aus bekannten Utility-Bibliotheken wie Guava (DoubleMath.fuzzyCompare) genutzt werden.

Java-Bibliothek für das Minecraft-Protokoll

Wenn sich der Minecraft-Client mit dem entsprechenden Server verbindet, so kommunizieren diese über ein festgelegtes Protokoll. Mit einer eigenen Implementation dieses Protokolls ist es möglich sich mit einem Minecraft-Server zu verbinden und entsprechende Aktionen durchzuführen. Zum Beispiel könnte diese Möglichkeit genutzt werden um einen Bot für Minecraft zu schreiben. Eine solche Implementation des Minecraft-Protokolls ist die Java-Bibliothek MCProtocolLib von Steven Smith.

Central City auf meinem eigenen Minecraft-Server

Ein minimales Beispiel, für den Login auf dem Server (basierend auf einem Unit-Test der Bibliothek), mit besagter Bibliothek könnte dabei wie folgt aussehen:

public class SimpleBot {

    private static final String HOST = "example.org";
    private static final int PORT = 25565;
    private static final Proxy PROXY = Proxy.NO_PROXY;
    private static final Proxy AUTH_PROXY = Proxy.NO_PROXY;
    private static final String USERNAME = "user@example.org;
    private static final String PASSWORD = "password";

    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException, RequestException {

        MinecraftProtocol protocol = new MinecraftProtocol(USERNAME, PASSWORD);
        Client client = new Client(HOST, PORT, protocol, new TcpSessionFactory(PROXY));
        client.getSession().setFlag(MinecraftConstants.AUTH_PROXY_KEY, AUTH_PROXY);

        client.getSession().addListener(new SessionAdapter() {
            @Override
            public void packetReceived(PacketReceivedEvent event) {
                if(event.getPacket() instanceof ServerJoinGamePacket) {
                    event.getSession().send(new ClientChatPacket("Hello, World!"));
                } else if(event.getPacket() instanceof ServerChatPacket) {
                    Message message = event.getPacket().getMessage();
                    System.out.println("Received Message: " + message.getFullText());
                    if(message instanceof TranslationMessage) {
                        System.out.println("Received Translation Components: " + Arrays.toString(((TranslationMessage) message).getTranslationParams()));
                    }

                    event.getSession().disconnect("Finished");
                }
            }

            @Override
            public void disconnected(DisconnectedEvent event) {
                System.out.println("Disconnected: " + Message.fromString(event.getReason()).getFullText());
                if(event.getCause() != null) {
                    event.getCause().printStackTrace();
                }
            }
        });

        client.getSession().connect();
    }
}

In diesem Beispiel wird sich mit dem Server verbunden und nach erfolgreicher Verbindung eine Chatnachricht gesendet. Danach loggt sich der Bot wieder aus. Der Quelltext der Bibliothek ist auf GitHub zu finden. Das Projekt ist unter der MIT-Lizenz lizenziert und damit freie Software.

Schriftarten zum Programmieren

Bei der Entwicklung von Software wird in den meisten Fällen ein wie auch immer gearteter Editor bzw. eine IDE genutzt. Innerhalb dieser IDE ist zur Darstellung des Quelltextes eine Monospace-Schriftart gesetzt. In einer solchen Schriftart sind alle Zeichen gleich breit. In folgendem Beispiel wird das deutlich:

www
iii

Sowohl das w als auch das i haben in einer Monospace-Schriftart die gleiche Breite. Bei der Entwicklung ist dies natürlich sehr praktisch, da dadurch der Quelltext an Übersichtlichkeit gewinnt. Jede IDE liefert in der Voreinstellung eine bestimmte Monospace-Schriftart mit. Soll diese Voreinstellung geändert werden, so findet sich eine große Auswahl an freien Monospace-Schriftarten im Netz. Die Programming Fonts-App erleichtert die Auswahl der passenden Schriftart.

In der App konnten die unterschiedlichen Schriftarten ausprobiert werden

In dieser App können die unterschiedlichen Fonts ausgewählt werden und in einem Editor schnell auf ihre Eignung geprüft werden. Der Quelltext der App ist auf GitHub zu finden. Lizenziert ist das Ganze unter der MIT-Lizenz und damit freie Software.

Refactoring von Zeichenketten unter IntelliJ IDEA unterbinden

Die Java-IDE IntelliJ IDEA verfügt über eine Reihe von Refactoring-Methoden. So können Variablen umbenannt, Methoden extrahiert und vieles mehr mit Hilfe der Refactoring-Werkzeuge bewerkstelligt werden. Manchmal schießt die IDE beim Refactoring über das Ziel hinaus. So kann es passieren, das bei der Umbenennung einer Variable nicht nur diese, sondern auch Zeichenketten mit dem gleichen Namen umbenannt werden.

Der Rename-Dialog der IDE

Verantwortlich hierfür ist eine optionale Funktionalität in der Rename-Funktionalität. Um diese zu deaktivieren muss der Rename-Dialog geöffnet werden. Dies geschieht indem die Tastenkombinationen Shift + F6 knapp eine habe Sekunde gedrückt wird, bis der entsprechende Dialog erscheint. In diesem Dialog muss nun die Checkbox mit der Beschreibung Search in comments and strings deaktiviert werden. Anschließend werden nur noch die gewünschten Strukturen im Quellcode umbenannt, ohne dass sich die Umbenennung auf weitere Zeichenketten auswirkt.

Enumerationen unter Java mit Eigenschaften ausstatten

Im Gegensatz zu vielen anderen Programmiersprachen sind Enumerationen unter Java ein wenig anders gestrickt. Wird eine Enumerationen dort kompiliert entsteht als Ergebnis eine Klasse. Dieser Umstand kann für interessante Dinge genutzt werden. Während in C# der Enum:

public enum Unit {
    PASCAL,
    PSI
}

eine reine Enumeration, mit zwei Werten, darstellt, kann die Enumeration unter Java mit zusätzlicher Funktionalität ausgestattet werden:

public enum Unit {

    PASCAL("Pascal", 1),
    PSI("Pound-force per square inch", 6.895);

    Unit(String name, double conversionFactor) {
        this.name = name;
        this.conversionFactor = conversionFactor;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public double getConversionFactor() {
        return conversionFactor;
    }

    public void setConversionFactor(double conversionFactor) {
        this.conversionFactor = conversionFactor;
    }

    private String name;
    private double conversionFactor;
}

In diesem Fall erhält die Enumeration zwei zusätzliche Eigenschaften, einen Namen und einen Faktor zur Umrechnung in Pascal. Bei der Definition der einzelnen Werte der Enumeration werden diese zusätzlichen Eigenschaften über den Konstruktor übergeben. In der Nutzung sieht das Ganze dann wie folgt aus:

Unit unit = Unit.PSI;

System.out.println(unit.getName());
System.out.println("Conversion factor to Pascal: " + unit.getConversionFactor());

Mit dieser Herangehensweise lassen sich Enumerationen unter Java einfach mit dazugehörigen Metadaten bzw. zusätzlichen Informationen anreichern.