Java BigDecimal使用

Posted 2021-03-06

1.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。

测试用例：

 public static void main(String[] args) {

        System.out.println(0.2+0.1);
        System.out.println(0.3-0.1);
        System.out.println(0.2*0.1);
        System.out.println(0.3/0.1);

    }

运行结果：

0.30000000000000004
0.19999999999999998
0.020000000000000004
2.9999999999999996

 

原因：

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。

2.BigDecimal构造函数

1. public BigDecimal(double val)    将double表示形式转换为BigDecimal *不建议使用
2. public BigDecimal(int val)　　将int表示形式转换成BigDecimal
3. public BigDecimal(String val)　　将String表示形式转换成BigDecimal
4. public BigDecimal(long val)　　将long变化四形式转换成BigDecimal

第一种构造函数不建议采用，不是很准确。

测试代码：

   public static void main(String[] args) {

        BigDecimal bigDecimal1=new BigDecimal(2);
        BigDecimal bDouble=new BigDecimal(2.3);
        BigDecimal bString=new BigDecimal("2.3");

        System.out.println("bigDecimal1:"+bigDecimal1);
        System.out.println("bDouble:"+bDouble);
        System.out.println("bString:"+bString);

    }

 

运行结果：

bigDecimal1:2
bDouble:2.29999999999999982236431605997495353221893310546875
bString:2.3

 

原因：

JDK的描述：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、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

测试代码：

    public static void main(String[] args) {

        BigDecimal bDouble1=BigDecimal.valueOf(2.3);
        BigDecimal bDouble2=new BigDecimal(Double.toString(2.3));

        System.out.println("bDouble1:"+bDouble1);
        System.out.println("bDouble2:"+bDouble2);

    }

结果：

bDouble1:2.3
bDouble2:2.3

 

 

 

 

3.常用方法

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。

 

测试代码：

    public static void main(String[] args) {

       BigDecimal a=new BigDecimal("4.5");
       BigDecimal b=new BigDecimal("1.5");

        System.out.println("a+b="+a.add(b));
        System.out.println("a-b="+a.subtract(b));
        System.out.println("a*b="+a.multiply(b));
        System.out.println("a/b="+a.divide(b));

    }

 

运行结果：

a+b=6.0
a-b=3.0
a*b=6.75
a/b=3

 

 关于除法运算需要注意的地方：

BigDecimal除法可能出现不能整除的情况，比如 4.5/1.3，这时会报错java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.

其实divide方法有可以传三个参数

public BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int scale, int roundingMode) 
第一参数表示除数， 
第二个参数表示小数点后保留位数，
第三个参数表示舍入模式，只有在作除法运算或四舍五入时才用到舍入模式，有下面这几种
案例：

       BigDecimal a=new BigDecimal("4.5");
       BigDecimal b=new BigDecimal("1.3");
       System.out.println("a/b="+a.divide(b,2,BigDecimal.ROUND_HALF_UP));

结果：

a/b=3.46

 

4.保留小数位

    public static void main(String[] args) {
        //保留两位小数位
        double num=13.154215;

       //方式1
        DecimalFormat df1=new DecimalFormat("0.00");
        String str=df1.format(num);
        System.out.println(str);//13.15

        //方式2
        //#.00表示两位小数  #.0000表示四位小数
        DecimalFormat df2=new DecimalFormat("#.00");
        String str2=df2.format(num);
        System.out.println(str2);//13.15


        //方式3
        //%.2f  %.表示小数点钱任意位数    2表示两位小数  格式后的结果为f  表示浮点类型
        String result=String.format("%2.2f",num);
        System.out.println(result);//13.15

    }

 

 

 

5.四舍五入

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

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

 

BigDecimal.setScale()方法用于格式化小数点：

BigDecimal.setScale()方法用于格式化小数点
setScale(1)表示保留一位小数，默认用四舍五入方式 
setScale(1,BigDecimal.ROUND_DOWN)直接删除多余的小数位，如2.35会变成2.3 
setScale(1,BigDecimal.ROUND_UP)进位处理，2.35变成2.4 
setScale(1,BigDecimal.ROUND_HALF_UP)四舍五入，2.35变成2.4

setScaler(1,BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN)四舍五入，2.35变成2.3，如果是5则向下舍

setScaler(1,BigDecimal.ROUND_CEILING)接近正无穷大的舍入

setScaler(1,BigDecimal.ROUND_FLOOR)接近负无穷大的舍入，数字>0和ROUND_UP作用一样，数字<0和ROUND_DOWN作用一样

setScaler(1,BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN)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。

 

 

测试代码“

        double num=13.155;

        BigDecimal a=new BigDecimal(Double.toString(num));
        BigDecimal b=a.setScale(2,BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
        BigDecimal c=a.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN);
        System.out.println(b);//13.16
        System.out.println(c);//13.15

 

 

 

6.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

测试代码：

    public static void main(String[] args) {

        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("150.48"); //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)); //贷款金额: ￥150.48
        System.out.println("利率:\\t" + percent.format(interestRate));  //利率: 0.8%
        System.out.println("利息:\\t" + currency.format(interest)); //利息: ￥1.20

    }

 

运行结果：

贷款金额:    ￥150.48
利率:    0.8%
利息:    ￥1.20

 

其他格式化案例：

    public static void main(String[] args) {

        DecimalFormat df = new DecimalFormat();
        double data = 1234.56789; //格式化之前的数字

        //1、定义要显示的数字的格式（这种方式会四舍五入）
        String style = "0.0";
        df.applyPattern(style);
        System.out.println("1-->" + df.format(data));  //1234.6

        //2、在格式后添加诸如单位等字符
        style = "00000.000 kg";
        df.applyPattern(style);
        System.out.println("2-->" + df.format(data));  //01234.568 kg


        //3、 模式中的"#"表示如果该位存在字符，则显示字符，如果不存在，则不显示。
        style = "##000.000 kg";
        df.applyPattern(style);
        System.out.println("3-->" + df.format(data));  //1234.568 kg

        //4、 模式中的"-"表示输出为负数，要放在最前面
        style = "-000.000";
        df.applyPattern(style);
        System.out.println("4-->" + df.format(data)); //-1234.568


        //5、 模式中的","在数字中添加逗号，方便读数字
        style = "-0,000.0#";
        df.applyPattern(style);
        System.out.println("5-->" + df.format(data));  //5-->-1,234.57


        //6、模式中的"E"表示输出为指数，"E"之前的字符串是底数的格式，
        // "E"之后的是字符串是指数的格式
        style = "0.00E000";
        df.applyPattern(style);
        System.out.println("6-->" + df.format(data));  //6-->1.23E003


        //7、 模式中的"%"表示乘以100并显示为百分数，要放在最后。
        style = "0.00%";
        df.applyPattern(style);
        System.out.println("7-->" + df.format(data));  //7-->123456.79%


        //8、 模式中的"\\u2030"表示乘以1000并显示为千分数，要放在最后。
        style = "0.00\\u2030";
        //在构造函数中设置数字格式
        DecimalFormat df1 = new DecimalFormat(style);
        //df.applyPattern(style);
        System.out.println("8-->" + df1.format(data));  //8-->1234567.89‰  

    }

 

 

 

7.比较

BigDecimal是通过使用compareTo(BigDecimal)来比较的，具体比较情况如下：

使用BigDecimal的坏处是性能比double和float差，在处理庞大，复杂的运算时尤为明显，因根据实际需求决定使用哪种类型。 

 

    public static void main(String[] args) {

        BigDecimal a = new BigDecimal("1");
        BigDecimal b = new BigDecimal("2");
        BigDecimal c = new BigDecimal("1");
        int result1 = a.compareTo(b);
        int result2 = a.compareTo(c);
        int result3 = b.compareTo(a);

        System.out.println(result1);  //-1
        System.out.println(result2);  //0
        System.out.println(result3);  //1  

    }

 

 

8.科学计数法

 有些项目可能会涉及到从Excel导入数据，但如果Excel里单元格类型为数值，但内容数据太长时（如银行账号），导入时，会默认读取为科学计数法，用以下代码便轻松解决。

    public static void main(String[] args) {

        BigDecimal bd = new BigDecimal("3.40256010353E11");
        String result = bd.toPlainString();
        System.out.println(result);  //340256010353  

    }

 

9.java中价格的数字中间有逗号的处理

    public static void main(String[] args) {

        //方式一
        StringTokenizer st = new StringTokenizer( "123,456,789", ",");
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        while(st.hasMoreTokens())   {
            sb.append(st.nextToken());
        }
        System.out.println(sb);  //123456789

        //方式二
        String str = "123,456,789";
        str = str.replace(",", "");
        System.out.println(str);  //123456789 

    }

 

10.注意点

(1)商业计算使用BigDecimal。

(2)尽量使用参数类型为String的构造函数。

(3) BigDecimal都是不可变的（immutable）的，在进行每一步运算时，都会产生一个新的对象，所以在做加减乘除运算时千万要保存操作后的值。

(4)我们往往容易忽略JDK底层的一些实现细节，导致出现错误，需要多加注意。

 

参考：

Java BigDecimal详解

BigDecimal的用法详解(保留两位小数,四舍五入,数字格式化，科学计数法转数字，数字里的逗号处理）

https://www.cnblogs.com/wangjiaghe/p/10146228.html