當JavaScript遇上UINT64
- 2019 年 12 月 4 日
- 筆記
導語：寫下這篇文章的緣由是因為在項目過程中，碰到了一個使用JavaScript處理
UINT64類型數字的坑。
與大部分現代程式語言（包括幾乎所有的腳本語言）一樣，JavaScript中的數字類型是基於 IEEE 754 標準來實現的，該標準通常也被稱為「浮點數」。JavaScript使用的是「雙精度」格式（即64位二進位）。
較小的數值
不僅僅是JavaScript，所有遵循 IEEE 754 規範的語言都會碰到如下問題：
0.1 + 0.2 === 0.3; // false
從數學角度來說，上面的條件判斷結果應該是true，可實際上卻為false。
這是因為，二進位浮點數中的 0.1 和 0.2 並不是十分精確，它們相加的結果並非剛好等於 0.3 ，而是一個比較接近的數字 0.30000000000000004, 所以條件判斷的結果為false。
那麼該如何處理這種語言上的缺陷呢？
最常見的方法是設置一個誤差範圍，通常稱為「機器精度」（machine epsilon），對JavaScript的數字類型來說，這個值通常是2^-52（2.220446049250313e-16）。
從 ES6 開始，該值定義在Number.EPSILON中，我們可以直接拿來用，也可以為 ES6 之前的版本寫polyfill：
if (!Number.EPSILON) { Number.EPSILON = Math.pow(2, -52); }可以使用Number.EPSILON來比較兩個數字是否相等（在指定的誤差範圍內）：
function numbersCloseEnoughToEqual(n1, n2) { return Math.abs(n1 - n2) < Number.EPSILON; } let a = 0.1 + 0.2; let b = 0.3; numbersCloseEnoughToEqual(a, b); // true numbersCloseEnoughToEqual(0.0000001, 0.0000002); // falseJavaScript中能夠呈現的最大浮點數大約是 1.798e+308（這是一個相當大的數字），它定義在 Number.MAX_VALUE中。最小浮點數定義在 Number.MIN_VALUE中，大約是5e-324，它不是負數，但無限接近於0！
JavaScript中整數的安全範圍
上述JavaScript數字的呈現方式決定了「整數」的安全範圍遠遠小於 Number.MAX_VALUE。
能夠被「安全」呈現的最大整數是2^53 - 1，即 9007199254740991，在 ES6 中被定義為Number.MAX_SAFE_INTEGER。最小整數是 -9007199254740991，在 ES6 中被定義為Number.MIN_SAFE_INTEGER。
實際上，在前端的應用場景中正負 2^52 - 1 是一個絕對夠用的安全整數範圍，然而在NodeJS的服務端開發中就不一定了，如資料庫中的64位ID（現在QQ號已經需要用UINT64來存儲了）。由於JavaScript的數字類型無法精確呈現64位的數值，所以比較將它們保存（轉換）為字元串。
我遇到的坑
上個項目，在使用Protocol Buffer協議(下文簡稱PB協議)與其他語言的後台服務通訊的過程中（關於Protocol Buffer協議的介紹可以參考本人的這篇文章），需要將從A服務拿到一個UINT64類型（用戶帳號）的整數透傳給B服務。
其實之前也在PB協議中遇到過UINT64類型定義的欄位，但是當這個UINT64整型小於Number.MAX_SAFE_INTEGER時，我們將它當作正常的Number類型處理是完全沒有問題的。不過，這次我遇到的UINT64欄位的值全都大於Number.MAX_SAFE_INTEGER，這時我還將它當作Number類型來處理，導致B服務中根本查詢不到我傳過去的用戶帳號。
例如，我從A服務拿到的實際用戶帳號是144115197458450067，當我將它轉換成Number後，變成了144115197458450080，傳給B服務後，B服務告訴我系統中沒有這個用戶。。。沒有debug之前我還以為是B服務出了bug，因為我啥都沒做，就是數據透傳而已啊！
解決方案
當我們確實需要在JavaScript中對大數值進行處理時，目前還是需要藉助相關的工具庫。
實際上在使用JavaScript進行PB通訊時，我會使用ProtoBuf.js這個庫幫我處理pb到json的類型轉換，而ProtoBuf.js本身是依賴了一個工具庫 long.js 來對 int64 和 uint64 進行處理，long.js 會將上述兩種類型轉換成long類型對象實例。long.js提供了很多API供我們操作，比如將long類型對象實例轉換成其他類型（Number，String，Buffer），或者將一個其它類型轉換成long類型對象實例，具體的API可參考 Long.js API
例如，當我從A服務拿到一個UINT64類型的值longValueFromA，此時並需要進行處理時
const Long = require('long'), function longHandleToString(v) { if(Long.isLong(v)) { return v.toString(); // 正確 } return v; } function longHandleToNumber(v) { if(Long.isLong(v)) { return v.toNumber(); // 錯誤！v很可能大於Number.MAX_SAFE_INTEGER，轉換成Number後會不精確。 } return v; } // longValueFromA已經是一個long類型對象實例：Long { low: 2056032594, high: 33554434, unsigned: true} longValue = longHandleToString(longValueFromA); // '144115198721823058' 正確！ // longValue = longHandleToNumber(longValueFromA); // 144115197458450080 錯誤！然後再將longValue通過PB協議傳給B服務時，要做一次類型轉換，將string類型轉換成long類型對象實例。
longValueToB = Long.fromString(longValue, true);
