Java BigDecimal的用处
之前在做一道数据库面试题时，被教导了：
价格，尽量用最小单位的整数来存储, 不要用double,decimal 来存储，用整形存储 double float BigDecimal
之前没有学习过BigDecimal，于是去了解了一下。
1. BigDecimal 概述
Java在java.math包中提供的API类BigDecimal，用来对超过16位有效位的数进行精确的运算。双精度浮点型变量double可以处理16位有效数，但在实际应用中，可能需要对更大或者更小的数进行运算和处理。一般情况下，对于那些不需要准确计算精度的数字，我们可以直接使用Float和Double处理，但是Double.valueOf(String) 和Float.valueOf(String)会丢失精度。所以开发中，如果我们需要精确计算的结果，则必须使用BigDecimal类来操作。
BigDecimal所创建的是对象，故我们不能使用传统的+、-、*、/等算术运算符直接对其对象进行数学运算，而必须调用其相对应的方法。方法中的参数也必须是BigDecimal的对象。构造器是类的特殊方法，专门用来创建对象，特别是带有参数的对象。
2. BigDecimal 的用处
《阿里巴巴Java开发手册》中提到：浮点数之间的等值判断，基本数据类型不能用==来比较，包装数据类型不能用 equals 来判断。 具体原理和浮点数的编码方式有关，这里就不多提了，我们下面直接上实例：
float a = 1.0f - 0.9f; float b = 0.9f - 0.8f; System.out.println(a);// 0.100000024 System.out.println(b);// 0.099999964 System.out.println(a == b);// false
具有基本数学知识的我们很清楚的知道输出并不是我们想要的结果（精度丢失），我们如何解决这个问题呢？一种很常用的方法是：使用使用 BigDecimal 来定义浮点数的值，再进行浮点数的运算操作。
BigDecimal a = new BigDecimal("1.0"); BigDecimal b = new BigDecimal("0.9"); BigDecimal c = new BigDecimal("0.8"); BigDecimal x = a.subtract(b); BigDecimal y = b.subtract(c); System.out.println(x); /* 0.1 */ System.out.println(y); /* 0.1 */ System.out.println(Objects.equals(x, y)); /* true */
3. BigDecimal常用构造函数
-
BigDecimal(int)
创建一个具有参数所指定整数值的对象
-
BigDecimal(double)
创建一个具有参数所指定双精度值的对象
-
BigDecimal(long)
创建一个具有参数所指定长整数值的对象
-
BigDecimal(String)
创建一个具有参数所指定以字符串表示的数值的对象
使用问题分析
BigDecimal a =new BigDecimal(0.1); System.out.println("a values is:"+a); System.out.println("====================="); BigDecimal b =new BigDecimal("0.1"); System.out.println("b values is:"+b);
结果示例
a values is:0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
=====================
b values is:0.1
原因分析：
1）参数类型为double的构造方法的结果有一定的不可预知性。有人可能认为在Java中写入newBigDecimal(0.1)所创建的BigDecimal正好等于 0.1（非标度值 1，其标度为 1），但是它实际上等于0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。这是因为0.1无法准确地表示为 double（或者说对于该情况，不能表示为任何有限长度的二进制小数）。这样，传入到构造方法的值不会正好等于 0.1（虽然表面上等于该值）。
2）String 构造方法是完全可预知的：写入 newBigDecimal(“0.1”) 将创建一个 BigDecimal，它正好等于预期的 0.1。因此，比较而言， 通常建议优先使用String构造方法。
3）当double必须用作BigDecimal的源时，请注意，此构造方法提供了一个准确转换；它不提供与以下操作相同的结果：先使用Double.toString(double)方法，然后使用BigDecimal(String)构造方法，将double转换为String。要获取该结果，请使用static valueOf(double)方法。
4.BigDecimal常用方法
4.1常用方法
-
add(BigDecimal)
BigDecimal对象中的值相加，返回BigDecimal对象
-
subtract(BigDecimal)
BigDecimal对象中的值相减，返回BigDecimal对象
-
multiply(BigDecimal)
BigDecimal对象中的值相乘，返回BigDecimal对象
-
divide(BigDecimal)
BigDecimal对象中的值相除，返回BigDecimal对象
-
toString()
将BigDecimal对象中的值转换成字符串
-
doubleValue()
将BigDecimal对象中的值转换成双精度数
-
floatValue()
将BigDecimal对象中的值转换成单精度数
-
longValue()
将BigDecimal对象中的值转换成长整数
-
intValue()
将BigDecimal对象中的值转换成整数
4.2 BigDecimal大小比较
java中对BigDecimal比较大小一般用的是bigdemical的compareTo方法
int a = BigDemical.compareTo(BigDemical2)
返回结果分析：
a = -1,表示bigdemical小于bigdemical2； a = 0,表示bigdemical等于bigdemical2； a = 1,表示bigdemical大于bigdemical2
举例：a大于等于b
new BigDemical(a).compareTo(new BigDemical(b)) >= 0
5.BigDecimal格式化
由于NumberFormat类的format()方法可以使用BigDecimal对象作为其参数，可以利用BigDecimal对超出16位有效数字的货币值，百分值，以及一般数值进行格式化控制。
以利用BigDecimal对货币和百分比格式化为例。首先，创建BigDecimal对象，进行BigDecimal的算术运算后，分别建立对货币和百分比格式化的引用，最后利用BigDecimal对象作为format()方法的参数，输出其格式化的货币值和百分比.
NumberFormat currency = NumberFormat.getCurrencyInstance(); //建立货币格式化引用 NumberFormat percent = NumberFormat.getPercentInstance(); //建立百分比格式化引用 percent.setMaximumFractionDigits(3); //百分比小数点最多3位 BigDecimal loanAmount = new BigDecimal("15000.48"); //贷款金额 BigDecimal interestRate = new BigDecimal("0.008"); //利率 BigDecimal interest = loanAmount.multiply(interestRate); //相乘 System.out.println("贷款金额:\t" + currency.format(loanAmount)); System.out.println("利率:\t" + percent.format(interestRate)); System.out.println("利息:\t" + currency.format(interest));
结果：
贷款金额: ￥15,000.48 利率: 0.8% 利息: ￥120.00
BigDecimal格式化保留2为小数，不足则补0：
public class NumberFormat { public static void main(String[] s){ System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("3.435"))); System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal(0))); System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.00"))); System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.001"))); System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.006"))); System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.206"))); } /** * @desc 1.0~1之间的BigDecimal小数，格式化后失去前面的0,则前面直接加上0。 * 2.传入的参数等于0，则直接返回字符串"0.00" * 3.大于1的小数，直接格式化返回字符串 * @param obj传入的小数 * @return */ public static String formatToNumber(BigDecimal obj) { DecimalFormat df = new DecimalFormat("#.00"); if(obj.compareTo(BigDecimal.ZERO)==0) { return "0.00"; }else if(obj.compareTo(BigDecimal.ZERO)>0&&obj.compareTo(new BigDecimal(1))<0){ return "0"+df.format(obj).toString(); }else { return df.format(obj).toString(); } } }
结果为：
3.44 0.00 0.00 0.00 0.01 0.21
6. BigDecimal常见异常
java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result
原因分析：
通过BigDecimal的divide方法进行除法时当不整除，出现无限循环小数时，就会抛异常：java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.
解决方法：
divide方法设置精确的小数点，如：divide(xxxxx,2)
7.总结
- 在需要精确的小数计算时再使用BigDecimal，BigDecimal的性能比double和float差，在处理庞大，复杂的运算时尤为明显。故一般精度的计算没必要使用BigDecimal。
- 尽量使用参数类型为String的构造函数。
- BigDecimal都是不可变的（immutable）的， 在进行每一次四则运算时，都会产生一个新的对象 ，所以在做加减乘除运算时要记得要保存操作后的值。
-
BigDecimal 主要用来操作（大）浮点数，BigInteger 主要用来操作大整数（超过 long 类型）。BigDecimal 的实现利用到了 BigInteger, 所不同的是 BigDecimal 加入了小数位的概念。
8.工具类推荐
package com.vivo.ars.util; import java.math.BigDecimal; /** * 用于高精确处理常用的数学运算 */ public class ArithmeticUtils { //默认除法运算精度 private static final int DEF_DIV_SCALE = 10; /** * 提供精确的加法运算 * * @param v1 被加数 * @param v2 加数 * @return 两个参数的和 */ public static double add(double v1, double v2) { BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1)); BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2)); return b1.add(b2).doubleValue(); } /** * 提供精确的加法运算 * * @param v1 被加数 * @param v2 加数 * @return 两个参数的和 */ public static BigDecimal add(String v1, String v2) { BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1); BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2); return b1.add(b2); } /** * 提供精确的加法运算 * * @param v1 被加数 * @param v2 加数 * @param scale 保留scale 位小数 * @return 两个参数的和 */ public static String add(String v1, String v2, int scale) { if (scale < 0) { throw new IllegalArgumentException( "The scale must be a positive integer or zero"); } BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1); BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2); return b1.add(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString(); } /** * 提供精确的减法运算 * * @param v1 被减数 * @param v2 减数 * @return 两个参数的差 */ public static double sub(double v1, double v2) { BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1)); BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2)); return b1.subtract(b2).doubleValue(); } /** * 提供精确的减法运算。 * * @param v1 被减数 * @param v2 减数 * @return 两个参数的差 */ public static BigDecimal sub(String v1, String v2) { BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1); BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2); return b1.subtract(b2); } /** * 提供精确的减法运算 * * @param v1 被减数 * @param v2 减数 * @param scale 保留scale 位小数 * @return 两个参数的差 */ public static String sub(String v1, String v2, int scale) { if (scale < 0) { throw new IllegalArgumentException( "The scale must be a positive integer or zero"); } BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1); BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2); return b1.subtract(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString(); } /** * 提供精确的乘法运算 * * @param v1 被乘数 * @param v2 乘数 * @return 两个参数的积 */ public static double mul(double v1, double v2) { BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1)); BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2)); return b1.multiply(b2).doubleValue(); } /** * 提供精确的乘法运算 * * @param v1 被乘数 * @param v2 乘数 * @return 两个参数的积 */ public static BigDecimal mul(String v1, String v2) { BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1); BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2); return b1.multiply(b2); } /** * 提供精确的乘法运算 * * @param v1 被乘数 * @param v2 乘数 * @param scale 保留scale 位小数 * @return 两个参数的积 */ public static double mul(double v1, double v2, int scale) { BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1)); BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2)); return round(b1.multiply(b2).doubleValue(), scale); } /** * 提供精确的乘法运算 * * @param v1 被乘数 * @param v2 乘数 * @param scale 保留scale 位小数 * @return 两个参数的积 */ public static String mul(String v1, String v2, int scale) { if (scale < 0) { throw new IllegalArgumentException( "The scale must be a positive integer or zero"); } BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1); BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2); return b1.multiply(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString(); } /** * 提供（相对）精确的除法运算，当发生除不尽的情况时，精确到 * 小数点以后10位，以后的数字四舍五入 * * @param v1 被除数 * @param v2 除数 * @return 两个参数的商 */ public static double div(double v1, double v2) { return div(v1, v2, DEF_DIV_SCALE); } /** * 提供（相对）精确的除法运算。当发生除不尽的情况时，由scale参数指 * 定精度，以后的数字四舍五入 * * @param v1 被除数 * @param v2 除数 * @param scale 表示表示需要精确到小数点以后几位。 * @return 两个参数的商 */ public static double div(double v1, double v2, int scale) { if (scale < 0) { throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero"); } BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1)); BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2)); return b1.divide(b2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue(); } /** * 提供（相对）精确的除法运算。当发生除不尽的情况时，由scale参数指 * 定精度，以后的数字四舍五入 * * @param v1 被除数 * @param v2 除数 * @param scale 表示需要精确到小数点以后几位 * @return 两个参数的商 */ public static String div(String v1, String v2, int scale) { if (scale < 0) { throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero"); } BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1); BigDecimal b2 = new BigDecimal(v1); return b1.divide(b2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString(); } /** * 提供精确的小数位四舍五入处理 * * @param v 需要四舍五入的数字 * @param scale 小数点后保留几位 * @return 四舍五入后的结果 */ public static double round(double v, int scale) { if (scale < 0) { throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero"); } BigDecimal b = new BigDecimal(Double.toString(v)); return b.setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue(); } /** * 提供精确的小数位四舍五入处理 * * @param v 需要四舍五入的数字 * @param scale 小数点后保留几位 * @return 四舍五入后的结果 */ public static String round(String v, int scale) { if (scale < 0) { throw new IllegalArgumentException( "The scale must be a positive integer or zero"); } BigDecimal b = new BigDecimal(v); return b.setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString(); } /** * 取余数 * * @param v1 被除数 * @param v2 除数 * @param scale 小数点后保留几位 * @return 余数 */ public static String remainder(String v1, String v2, int scale) { if (scale < 0) { throw new IllegalArgumentException( "The scale must be a positive integer or zero"); } BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1); BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2); return b1.remainder(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString(); } /** * 取余数 BigDecimal * * @param v1 被除数 * @param v2 除数 * @param scale 小数点后保留几位 * @return 余数 */ public static BigDecimal remainder(BigDecimal v1, BigDecimal v2, int scale) { if (scale < 0) { throw new IllegalArgumentException( "The scale must be a positive integer or zero"); } return v1.remainder(v2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP); } /** * 比较大小 * * @param v1 被比较数 * @param v2 比较数 * @return 如果v1 大于v2 则 返回true 否则false */ public static boolean compare(String v1, String v2) { BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1); BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2); int bj = b1.compareTo(b2); boolean res; if (bj > 0) res = true; else res = false; return res; } }
*补充：BigDecimal.ROUND_HALF_XXX 舍入方法
1、ROUND_UP 舍入远离零的舍入模式。 在丢弃非零部分之前始终增加数字(始终对非零舍弃部分前面的数字加1)。 注意，此舍入模式始终不会减少计算值的大小。 2、ROUND_DOWN 接近零的舍入模式。 在丢弃某部分之前始终不增加数字(从不对舍弃部分前面的数字加1，即截短)。 注意，此舍入模式始终不会增加计算值的大小。 3、ROUND_CEILING 接近正无穷大的舍入模式。 如果 BigDecimal 为正，则舍入行为与 ROUND_UP 相同; 如果为负，则舍入行为与 ROUND_DOWN 相同。 注意，此舍入模式始终不会减少计算值。 4、ROUND_FLOOR 接近负无穷大的舍入模式。 如果 BigDecimal 为正，则舍入行为与 ROUND_DOWN 相同; 如果为负，则舍入行为与 ROUND_UP 相同。 注意，此舍入模式始终不会增加计算值。 5、ROUND_HALF_UP 向“最接近的”数字舍入，如果与两个相邻数字的距离相等，则为向上舍入的舍入模式。 如果舍弃部分 >= 0.5，则舍入行为与 ROUND_UP 相同;否则舍入行为与 ROUND_DOWN 相同。 注意，这是我们大多数人在小学时就学过的舍入模式(四舍五入)。 6、ROUND_HALF_DOWN 向“最接近的”数字舍入，如果与两个相邻数字的距离相等，则为上舍入的舍入模式。 如果舍弃部分 > 0.5，则舍入行为与 ROUND_UP 相同;否则舍入行为与 ROUND_DOWN 相同(五舍六入)。 7、ROUND_HALF_EVEN 银行家舍入法 向“最接近的”数字舍入，如果与两个相邻数字的距离相等，则向相邻的偶数舍入。 如果舍弃部分左边的数字为奇数，则舍入行为与 ROUND_HALF_UP 相同; 如果为偶数，则舍入行为与 ROUND_HALF_DOWN 相同。 注意，在重复进行一系列计算时，此舍入模式可以将累加错误减到最小。 此舍入模式也称为“银行家舍入法”，主要在美国使用。四舍六入，五分两种情况。 如果前一位为奇数，则入位，否则舍去。 以下例子为保留小数点1位，那么这种舍入方式下的结果。 1.15>1.2 1.25>1.2 8、ROUND_UNNECESSARY 断言请求的操作具有精确的结果，因此不需要舍入。 如果对获得精确结果的操作指定此舍入模式，则抛出ArithmeticException。
