導(dǎo)航

公告

1. 概述

BigDecimal是Java在java.math包中提供的線程安全的API類。BigDecimal是Java中用于表示任意精度數(shù)字的類，它可以表示無限長度的小數(shù),BigDecimal 通常支持任意位數(shù)的小數(shù)部分，用來對超過16位有效位的數(shù)進(jìn)行精確的運算。雙精度浮點型變量double可以處理16位有效數(shù)，但在實際應(yīng)用中，可能需要對更大或者更小的數(shù)進(jìn)行運算和處理。一般情況下，對于那些不需要準(zhǔn)確計算精度的數(shù)字，我們可以直接使用Float和Double處理，但是Double.valueOf(String) 和Float.valueOf(String)會丟失精度。所以開發(fā)中，如果我們需要精確計算的結(jié)果，則必須使用BigDecimal類來操作。

? BigDecimal所創(chuàng)建的是對象，故我們不能使用傳統(tǒng)的+、-、*、/等算術(shù)運算符直接對其對象進(jìn)行數(shù)學(xué)運算，而必須調(diào)用其相對應(yīng)的方法。方法中的參數(shù)也必須是BigDecimal的對象。構(gòu)造器是類的特殊方法，專門用來創(chuàng)建對象，特別是帶有參數(shù)的對象。

2. 常用構(gòu)造方法

3. BigDecimal常用方法

注意：BigDecimal進(jìn)行運算時必須要保證對象本身不能是null，否則就會拋空指針異常。

代碼示例：

import java.math.BigDecimal;

public class Test {
    public static void main(String[] args){
        BigDecimal b1 = new BigDecimal("1");
        BigDecimal b2 = new BigDecimal("2");
        BigDecimal b3 = new BigDecimal("4");
        System.out.println("相加："+b1.add(b2));
        System.out.println("相減："+b1.subtract(b2));
        System.out.println("相乘："+b2.multiply(b3));
        System.out.println("相除："+b2.divide(b3));
    }
}

4. 進(jìn)階

4.1、BigDecimal的八種舍入模式

BigDecimal.setScale()方法用于格式化小數(shù)點
setScale(1)表示保留一位小數(shù)，默認(rèn)用四舍五入方式
setScale(1,BigDecimal.ROUND_DOWN)直接刪除多余的小數(shù)位，如2.35會變成2.3
setScale(1,BigDecimal.ROUND_UP)進(jìn)位處理，2.35變成2.4
setScale(1,BigDecimal.ROUND_HALF_UP)四舍五入，2.35變成2.4
setScaler(1,BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN)四舍五入，2.35變成2.3，如果是5則向下舍
setScaler(1,BigDecimal.ROUND_CEILING)接近正無窮大的舍入
setScaler(1,BigDecimal.ROUND_FLOOR)接近負(fù)無窮大的舍入，數(shù)字>0和ROUND_UP作用一樣，數(shù)字<0和ROUND_DOWN作用一樣
setScaler(1,BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN)向最接近的數(shù)字舍入，如果與兩個相鄰數(shù)字的距離相等，則向相鄰的偶數(shù)舍入。

1、ROUND_UP，向遠(yuǎn)離0的方向舍入，在丟棄非零部分之前始終增加數(shù)字(始終對非零舍棄部分前面的數(shù)字加1)。
注意，此舍入模式始終不會減少計算值的大小。
eg: 保留1位小數(shù) 1.60->1.6 1.61->1.7 1.66->1.7 ， -1.62->-1.7

2、ROUND_DOWN，向接近0的方向舍入，在丟棄某部分之前，始終不增加數(shù)據(jù)（即，截斷），該方式是只減不加。
eg: 保留1位小數(shù) 1.60->1.6 1.61->1.6 1.66->1.6 ， -1.62->-1.6

3、ROUND_CEILING，向正無窮方向舍入，如果數(shù)值為正，舍入方式與ROUND_UP一致，如果為負(fù)，舍入方式與ROUND_DOWN一致，該模式始終不會減少計算數(shù)值。
eg: 保留1位小數(shù) 1.60->1.6 1.61->1.7 1.66->1.7 ， -1.62->-1.6

4、ROUND_FLOOR，向負(fù)無窮方向舍入，如果數(shù)值為正，舍入行為與 ROUND_DOWN 相同；如果為負(fù)，則舍入行為與 ROUND_UP 相同。該模式始終不會增加計算數(shù)值。
eg: 保留1位小數(shù) 1.60->1.6 1.61->1.6 1.66->1.6 ， -1.62->-1.7

5、ROUND_HALF_UP，向“最接近的”數(shù)字舍入，也就是四舍五入。
eg: 保留1位小數(shù) 1.61->1.6 1.65->1.7 1.66->1.7 ， -1.62->-1.6

6、ROUND_HALF_DOWN，向“最接近的”數(shù)字舍入，如果與兩個相鄰數(shù)字的距離相等，則為上舍入的舍入模式，也就是五舍六入。
eg: 保留1位小數(shù) 1.61->1.6 1.65->1.6 1.66->1.7 ， -1.62->-1.6

7、ROUND_HALF_EVEN，向“最接近的”數(shù)字舍入，如果與兩個相鄰數(shù)字的距離相等，則向相鄰的偶數(shù)舍入。如果舍棄部分左邊的數(shù)字為奇數(shù)，則舍入行為與 ROUND_HALF_UP 相同；如果為偶數(shù)，則舍入行為與 ROUND_HALF_DOWN 相同。
注意，在重復(fù)進(jìn)行一系列計算時，此舍入模式可以將累加錯誤減到最小。
此舍入模式也稱為“銀行家舍入法”，主要在美國使用。四舍六入，五分兩種情況。如果前一位為奇數(shù)，則入位，否則舍去。以下例子為保留小數(shù)點1位，那么這種舍入方式下的結(jié)果。
eg. 1.15->1.2, 1.25->1.2

8、ROUND_UNNECESSARY，計算結(jié)果是精確的，不需要舍入模式。如果對獲得精確結(jié)果的操作指定此舍入模式，則拋出ArithmeticException。

BigDecimal b = new BigDecimal("1.6666");
System.out.println("result b:" + b.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP)); // 1.67
System.out.println("result b:" + b.setScale(2)); // 精度錯誤

result b:1.67
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: Rounding necessar

原因分析：

setScale方法默認(rèn)使用的roundingMode是ROUND_UNNECESSARY，不需要使用舍入模式，設(shè)置精度2位，但是小數(shù)點后有4位肯定會拋異常。

4.2、BigDecimal格式化、小數(shù)點轉(zhuǎn)換

BigDecimal可以與DecimalFormat結(jié)合使用，從而對金額格式化，如小數(shù)點后面統(tǒng)一保留兩位，不夠兩位的補零，多余兩位的舍入。

import java.math.BigDecimal;
import java.text.DecimalFormat;

public class Test {
    public static void main(String[] s){
        System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("12333.435")));
        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")));
        System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("1.22")));
    }
    /**
     * @desc
     * @param obj 傳入的小數(shù)
     * @return
     */
    public static String formatToNumber(BigDecimal obj) {
        // DecimalFormat默認(rèn)使用的是進(jìn)位方式是RoundingMode.HALF_EVEN，此舍入模式也稱為“銀行家算法”，主要在美國使用。
        //銀行家算法：四舍六入五考慮，五后非零就進(jìn)一，五后為零看奇偶，五前為偶應(yīng)舍去，五前為奇要進(jìn)一
        DecimalFormat df = new DecimalFormat("###,##0.00"); 
        return df.format(obj);
    }
}

//執(zhí)行結(jié)果
12,333.44
0.00
0.00
0.00
0.01
0.21
1.22

需注意：

DecimalFormat的默認(rèn)進(jìn)位方式不是四舍五入，所以當(dāng)小數(shù)點后面需要舍去的時候，肯能跟預(yù)想的不一樣，具體可參考《關(guān)于DecimalFormat的取舍問題,DecimalFormat四舍五入的坑》
new DecimalFormat(“###,##0.00”)小數(shù)點前面需要有個0，這樣0-1之間的數(shù)字才會正常格式化；若##0.00的小數(shù)點前面沒有0，則0-1之間的數(shù)字會被丟失掉小數(shù)點前的0，代碼如下:

import java.math.BigDecimal;
import java.text.DecimalFormat;

public class Test {
    public static void main(String[] s){
        System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("12333.435")));
        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")));
        System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("1.22")));
    }
    /**
     * @desc
     * @param obj 傳入的小數(shù)
     * @return
     */
    public static String formatToNumber(BigDecimal obj) {
        // DecimalFormat默認(rèn)使用的是進(jìn)位方式是RoundingMode.HALF_EVEN，此舍入模式也稱為“銀行家算法”，主要在美國使用。
        //銀行家算法：四舍六入五考慮，五后非零就進(jìn)一，五后為零看奇偶，五前為偶應(yīng)舍去，五前為奇要進(jìn)一
        DecimalFormat df = new DecimalFormat("###,##.00");
        return df.format(obj);
    }
}
1,23,33.44
.00
.00
.00
.01
.21
1.22

4.3、貨幣格式化與百分比格式化

    經(jīng)常能看到金額用￥120.00表示，利率用0.8%表示，這里擴(kuò)展一下BigDecimal的貨幣格式化與百分比格式化

    NumberFormat類的format()方法可以使用BigDecimal對象作為其參數(shù)，可以利用BigDecimal對超出16位有效數(shù)字的貨幣值，百分值，以及一般數(shù)值進(jìn)行格式化控制。

    NumberFormat對象：
    getCompactNumberInstance()；返回FORMAT帶有"SHORT"格式樣式的默認(rèn)語言環(huán)境的緊湊數(shù)字格式。
    getCurrencyInstance?(Locale inLocale)；返回指定語言環(huán)境的貨幣格式。若是不指定參數(shù)，則以默認(rèn)語言為參數(shù)。
    getInstance?(Locale inLocale)；返回指定語言環(huán)境的通用數(shù)字格式。若是不指定參數(shù)，則以默認(rèn)語言為參數(shù)。
    getPercentInstance?(Locale inLocale)；返回指定語言環(huán)境的百分比格式。若是不指定參數(shù)，則以默認(rèn)語言為參數(shù)。

import java.math.BigDecimal;
import java.text.NumberFormat;

public class Test {
    public static void main(String[] args){
        NumberFormat currency = NumberFormat.getCurrencyInstance(); //建立貨幣格式化引用
        NumberFormat percent = NumberFormat.getPercentInstance();  //建立百分比格式化引用
        percent.setMinimumFractionDigits(2);//設(shè)置數(shù)的小數(shù)部分所允許的最小位數(shù)(如果不足后面補0)
        percent.setMaximumFractionDigits(3);//設(shè)置數(shù)的小數(shù)部分所允許的最大位數(shù)(如果超過會四舍五入)

        BigDecimal amount = new BigDecimal("250600.42"); //金額
        BigDecimal interestRate = new BigDecimal("0.0004"); //利率
        BigDecimal interest = amount .multiply(interestRate); //相乘

        System.out.println("金額: " + currency.format(loanAmount));
        System.out.println("利率: " + percent.format(interestRate));
        System.out.println("利息: " + currency.format(interest));
    }
}
金額: ￥250,600.42
利率: 0.04%
利息: ￥100.24

NumberFormat提供了多種貨幣格式的引用，如￥（人民幣），$（美元、英元）等等

五、BigDecimal常見問題

5.1、踩坑一：創(chuàng)建 BigDecimal精度丟失的坑

在BigDecimal 中提供了多種創(chuàng)建方式，可以通過new 直接創(chuàng)建，也可以通過 BigDecimal#valueOf 創(chuàng)建。這兩種方式使用不當(dāng)，也會導(dǎo)致精度問題。如下：
public static void main(String[] args) throws Exception {
   BigDecimal b1= new BigDecimal(0.1);
   System.out.println(b1);
   BigDecimal b2= BigDecimal.valueOf(0.1);
   System.out.println(b2);
   BigDecimal b3= BigDecimal.valueOf(0.111111111111111111111111111234);
   System.out.println(b3);
}
0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
0.1
0.1111111111111111
上面示例中兩個方法都傳入了double類型的參數(shù)0.1但是 b1 還是出現(xiàn)了精度的問題。造成這種問題的原因是 0.1 這個數(shù)字計算機是無法精確表示的，送給 BigDecimal 的時候就已經(jīng)丟精度了，而 BigDecimal#valueOf 的實現(xiàn)卻完全不同。如下源碼所示，BigDecimal#valueOf 中是把浮點數(shù)轉(zhuǎn)換成了字符串來構(gòu)造的BigDecimal，因此避免了問題。
public static BigDecimal valueOf(double val) {
   return new BigDecimal(Double.toString(val));
}
結(jié)論：

第一，在使用BigDecimal構(gòu)造函數(shù)時，盡量傳遞字符串而非浮點類型；
第二，如果無法滿足第一條，則可采用BigDecimal#valueOf方法來構(gòu)造初始化值。但是valueOf受double類型精度影響，當(dāng)傳入?yún)?shù)小數(shù)點后的位數(shù)超過double允許的16位精度還是可能會出現(xiàn)問題的

5.2、踩坑二：等值比較的坑

一般在比較兩個值是否相等時，都是用equals 方法，但是，在BigDecimal 中使用equals可能會導(dǎo)致結(jié)果錯誤，BigDecimal 中提供了 compareTo 方法，在很多時候需要使用compareTo 比較兩個值。如下所示：
public static void main(String[] args){
    BigDecimal b1 = new BigDecimal("1.0");
    BigDecimal b2 = new BigDecimal("1.00");
    System.out.println(b1.equals(b2));
    System.out.println(b1.compareTo(b2));
}
false
0
出現(xiàn)此種結(jié)果的原因是，equals不僅比較了值是否相等，還比較了精度是否相同。示例中，由于兩個值的精度不同，所有結(jié)果也就不相同。而 compareTo 是只比較值的大小。返回的值為-1（小于），0（等于），1（大于）。

結(jié)論

如果比較兩個BigDecimal值的大小，采用其實現(xiàn)的compareTo方法；

如果嚴(yán)格限制精度的比較，那么則可考慮使用equals方法。

5.3、踩坑三：無限精度的坑
BigDecimal 并不代表無限精度，當(dāng)在兩個數(shù)除不盡的時候，就會出現(xiàn)無限精度的坑，如下所示：
 public static void main(String[] args){
   BigDecimal b1 = new BigDecimal("1.0");
    BigDecimal b2 = new BigDecimal("3.0");
    b1.divide(b2);
}
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.
    at java.math.BigDecimal.divide(BigDecimal.java:1693)
    at com.demo.controller.Test.main(Test.java:29)
大致意思就是，如果在除法（divide）運算過程中，如果商是一個無限小數(shù)（如 0.333…），而操作的結(jié)果預(yù)期是一個精確的數(shù)字，那么將會拋出ArithmeticException異常。

此種情況，只需要在使用 divide方法時指定結(jié)果的精度即可：
public static void main(String[] args){
   BigDecimal b1 = new BigDecimal("1.0");
   BigDecimal b2 = new BigDecimal("3.0");
   System.out.println(b1.divide(b2,2, RoundingMode.HALF_UP));//0.33
}
結(jié)論：

在使用BigDecimal進(jìn)行（所有）運算時，盡量指定精度和舍入模式。

　

5.4、踩坑四：BigDecimal三種字符串輸出的坑

在BigDecimal 轉(zhuǎn)換成字符串時，有可能輸出非你預(yù)期的結(jié)果。如下所示：
public static void main(String[] args){
   BigDecimal bg = new BigDecimal("1E11");
    System.out.println(bg.toString()); // 1E+11
    System.out.println(bg.toPlainString()); // 100000000000
    System.out.println(bg.toEngineeringString()); // 100E+9
}
1E+11
100000000000
100E+9

可以看到三種方式輸出的結(jié)果可能都不相同，可能這個并不是預(yù)期的結(jié)果，BigDecimal 有三個方法可以轉(zhuǎn)為相應(yīng)的字符串類型，切記不要用錯：

以下內(nèi)容介紹java.math.BigDecimal下的三個toString方法的區(qū)別及用法

toPlainString() : 不使用任何指數(shù)。
toString() ：有必要時使用科學(xué)計數(shù)法。
toEngineeringString()：有必要時使用工程計數(shù)法。工程記數(shù)法是一種工程計算中經(jīng)常使用的記錄數(shù)字的方法，與科學(xué)技術(shù)法類似，但要求10的冪必須是3的倍數(shù)

5.5、踩坑五：使用BigDecimal進(jìn)行計算時參數(shù)不能為NULL

在使用BigDecimal類型進(jìn)行計算時，進(jìn)行加、減、乘、除、比較大小時，一定要保證參與計算的兩個值不能為空，否則會拋出java.lang.NullPointerException異常。

BigDecimal b1 = new BigDecimal("1");
BigDecimal b2 = null;
System.out.println("相加："+b2.add(b1));

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at com.demo.controller.Test.main(Test.java:14)

5.6、踩坑六：使用BigDecimal進(jìn)行除法計算時被除數(shù)不能為0

代碼示例：

BigDecimal b1 = new BigDecimal("1");
BigDecimal b2 = new BigDecimal("0");
System.out.println(b1.divide(b2));

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: Division by zero

踩坑七：執(zhí)行順序不能調(diào)換（乘法交換律失效）

乘法滿足交換律是一個常識，但是在計算機的世界里，會出現(xiàn)不滿足乘法交換律的情況；

代碼示例：

BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(1.0);
BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(3.0);
BigDecimal b3 = BigDecimal.valueOf(3.0);
System.out.println(b1.divide(b2, 2, RoundingMode.HALF_UP).multiply(b3)); // 0.990
System.out.println(b1.multiply(b3).divide(b2, 2, RoundingMode.HALF_UP)); // 1.00

執(zhí)行順序交換后，產(chǎn)生的結(jié)果可能不同，會導(dǎo)致一定的問題，使用順序建議先乘后除。

posted on 2024-07-23 13:58 水吉z 閱讀(863) 評論(0) 收藏舉報

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