BigDecimal用法详解

2023-09-23 19:37:09

引言

float和double类型的主要设计目标是为了科学计算和工程计算。他们执行二进制浮点运算，这是为了在广域数值范围上提供较为精确的快速近似计算而精心设计的。然而，它们没有提供完全精确的结果，所以不应该被用于要求精确结果的场合。但是，商业计算往往要求结果精确，这时候BigDecimal就派上大用场啦。

先看如下代码：

@Test
public void testDemo01() {
    System.out.println(0.2 + 0.1); // 0.30000000000000004
    System.out.println(0.3 - 0.1); // 0.19999999999999998
    System.out.println(0.2 * 0.1); // 0.020000000000000004
    System.out.println(0.3 / 0.1); // 2.9999999999999996
}

你认为你看错了，但结果却是是这样的。问题在哪里呢？原因在于我们的计算机是二进制的。浮点数没有办法是用二进制进行精确表示。我们的CPU表示浮点数由两个部分组成：指数和尾数，这样的表示方法一般都会失去一定的精确度，有些浮点数运算也会产生一定的误差。如：2.4的二进制表示并非就是精确的2.4。反而最为接近的二进制表示是 2.3999999999999999。浮点数的值实际上是由一个特定的数学公式计算得到的。

其实java的float只能用来进行科学计算或工程计算，在大多数的商业计算中，一般采用java.math.BigDecimal类来进行精确计算。

1. 简介

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。在实际应用中，需要对更大或者更小的数进行运算和处理。float和double只能用来做科学计算或者是工程计算，在商业计算中要用java.math.BigDecimal。BigDecimal所创建的是对象，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. 构造器描述

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。不推荐使用
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。 推荐使用
特别说明一下，为什么BigDecimal(double)不推荐使用
@Test
public void testDemo02() {
    BigDecimal bd1 = new BigDecimal("22.22222");
    BigDecimal bd2 = new BigDecimal(22.22222);

    System.out.println(bd1); // 22.22222
    System.out.println(bd2); // 22.22222000000000008412825991399586200714111328125
}

看上面代码运行结果，你就应该知道为什么不推荐使用了，因为用这种方式也会导致计算有问题，

为什么会出现这种情况呢？
JDK的描述：

  • 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）。
  • 另一方面，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。

当double必须用作BigDecimal的源时，请使用Double.toString(double)转成String，然后使用String构造方法，或使用BigDecimal的静态方法valueOf，如下

@Test
public void testDemo03() {
    BigDecimal bd1 = BigDecimal.valueOf(22.22222);
    BigDecimal bd2 = new BigDecimal(Double.toString(22.22222));

    System.out.println(bd1); // 22.22222
    System.out.println(bd2); // 22.22222
}

3.方法描述

add(BigDecimal) // BigDecimal对象中的值相加，然后返回这个对象。
subtract(BigDecimal) // BigDecimal对象中的值相减，然后返回这个对象。
multiply(BigDecimal) // BigDecimal对象中的值相乘，然后返回这个对象。
divide(BigDecimal) // BigDecimal对象中的值相除，然后返回这个对象。
toString() // 将BigDecimal对象的数值转换成字符串。
doubleValue() // 将BigDecimal对象中的值以双精度数返回。
floatValue() // 将BigDecimal对象中的值以单精度数返回。
longValue() // 将BigDecimal对象中的值以长整数返回。
intValue() // 将BigDecimal对象中的值以整数返回。

具体如何使用？

@Test
public void testDemo04() {
    BigDecimal bd1 = new BigDecimal("36");
    BigDecimal bd2 = new BigDecimal("12");

    System.out.println("bd1 + bd2 = " + bd1.add(bd2)); // 加法计算
    System.out.println("bd1 - bd2 = " + bd1.subtract(bd2)); // 减法计算
    System.out.println("bd1 * bd2 = " + bd1.multiply(bd2)); // 乘法计算
    System.out.println("bd1 / bd2 = " + bd1.divide(bd2)); // 除法计算
    System.out.println("=================华丽的分割线==================");
    double d1 = 1.233;
    float f1 = 3.3F;
    // 使用Double类型数据转换成Stirng类型数据
    BigDecimal bd3 = new BigDecimal(Double.toString(d1));
    // 使用Float类型数据转换成Stirng类型数据
    BigDecimal bd4 = new BigDecimal(Float.toString(f1));
    System.out.println("进行四舍五入计算，保留两位小数点：" + bd3.divide(bd4, 2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP)); // 0.37
}

这边特别提一下，如果进行除法运算的时候，结果不能整除，有余数，这个时候会报java.lang.ArithmeticException: 这边我们要避免这个错误产生，在进行除法运算的时候，针对可能出现的小数产生的计算，必须要多传两个参数divide(BigDecimal，保留小数点后几位小数，舍入模式)
舍入模式

ROUND_CEILING // 向正无穷方向舍入
ROUND_DOWN // 向零方向舍入
ROUND_FLOOR // 向负无穷方向舍入
ROUND_HALF_DOWN // 向（距离）最近的一边舍入，除非两边（的距离）是相等,如果是这样，向下舍入, 例如1.55 保留一位小数结果为1.5
ROUND_HALF_EVEN // 向（距离）最近的一边舍入，除非两边（的距离）是相等,如果是这样，如果保留位数是奇数，使用ROUND_HALF_UP，如果是偶数，使用ROUND_HALF_DOWN
ROUND_HALF_UP // 向（距离）最近的一边舍入，除非两边（的距离）是相等,如果是这样，向上舍入, 1.55保留一位小数结果为1.6,也就是我们常说的“四舍五入”
ROUND_UNNECESSARY // 计算结果是精确的，不需要舍入模式
ROUND_UP // 向远离0的方向舍入

如果需要对BigDecimal进行截断和四舍五入可用setScale方法

@Test
public void testDemo05() {
    BigDecimal bd = new BigDecimal("4.5635");
    bd = bd.setScale(3, RoundingMode.HALF_UP); // 保留3位小数，且四舍五入
    System.out.println(bd); // 4.564
}

参考博客连接：
CSDN社区-java 中 BigDecimal 详解
博客园-BigDecimal用法详解
博客园-Java BigDecimal详解

上一篇：软件设计原则


下一篇：Java 中计算注意！！！