Java 浮点计算行为差异

问：

在用 Java 实现的科学计算管道的上下文中，我们使用了 Apache Commons math 3.6.1 中的 LeastSquare 优化器，并在 Java 8 （jdk8u322-b06）、Java 和 Java 17 之间遇到了奇怪的数值差异。

在迁移到 Java 17（目前使用 17.0.5）后，我们注意到了差异。

我可以在“简单”单元测试中重现 Java 8 和 Java 17 之间的不同行为，而无需涉及完整的计算管道，因此排除了可能来自数据加载或多线程部分的所有问题。

在 JDK 17 中，严格的浮点语义已经恢复，但与编译或解释的 Java 8 相比，结果完全不同。在这种情况下，最小二乘优化器实际上不会收敛，而在 Java 8 中会收敛。

重要的一点是，所有这些结果都可以完全重现到最后一位数字，它们在每个平台配置上都是完全可预测的。

我也，但这次在完整的管道执行中观察到，我可以在 Java 8 本身上重现数值差异，具体取决于代码是否被解释或编译（在 C2 级别或 C1 我还没有调查过）

我真的很困惑，想知道这是否是已知/记录的行为，或者这是否是 JDK 8 平台或 JDK 17 中的错误？ 有没有人观察到这样的问题？

感谢您的任何提示！

编辑

我无法在此处提供简单的代码片段来重现该问题。但是我提取了代码的必要部分，以在 GitHub 存储库中重现该行为。免责声明：我不是代码的原作者。

重现步骤：

• git clone https://github.com/gjevardat/ReproduceFloatingPointBug
• 运行名为 TimeSeriesModelFitterBugTest 的单元测试 我在 eclipse 中将其作为 Junit5 测试运行。

要查看行为差异，只需在 pom.xml 中将 java.version 属性从 1.8 切换到 17。

我可以确定代码发散在 Apache 数学共享资源中的位置： 在 Apache Math commmons 3.6.1 的 LevenbergMarquardtOptimizer 类中（第 453 行）

  double actRed = -1.0;
      if (0.1 * currentCost < previousCost) {
          double r = currentCost / previousCost;
          actRed = 1.0 - r * r;
      }

在迭代 17 时，actRed 变为 0，因为在 Java 17 中为 r==1，而在 Java 8 中略为正数 由于该值为 0，稍后（第 533 行）将抛出非收敛异常

 if (FastMath.abs(actRed) <= TWO_EPS &&
     preRed <= TWO_EPS && ratio <= 2.0) {
         throw new ConvergenceException(LocalizedFormats.TOO_SMALL_COST_RELATIVE_TOLERANCE,
                                               costRelativeTolerance);
            }