java中的BigDecimal使用

Posted 2023-04-09 CUIYD_1989

文章目录

• 1、什么是BigDecimal？
• 2、为什么使用BigDecimal？
• 3、如何使用BigDecimal？
• • （1）BigDecimal初始化赋值
  • （2）加减乘除运算
  • （3）BigDecimal保留两位小数及舍入模式
  • （4）BigDecimal比较大小
  • （5）BigDecimal其他方法及常量

1、什么是BigDecimal？

BigDecimal属于java.math包，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（如金融行业）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、为什么使用BigDecimal？

我们看如下代码：

public static void main(String[] args) throws Exception 
        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);
    

打印结果：

为何会这样？

原因：不论是float 还是double都是浮点数，而计算机是二进制的，浮点数会失去一定的精确度。

根本原因：十进制值通常没有完全相同的二进制表示形式;十进制数的二进制表示形式可能不精确。只能无限接近于那个值。

但是，在项目中，我们不可能让这种情况出现，特别是金融项目，因为涉及金额的计算都必须十分精确，否则，如果你的微信账户余额显示193.99999999999998，那是一种怎么样的体验？

3、如何使用BigDecimal？

（1）BigDecimal初始化赋值

方法	类型	描述
public BigDecimal(int val)	构造函数	int类型的值生成BigDecimal对象
public BigDecimal(long val)	构造函数	long类型的值生成BigDecimal对象
public BigDecimal(String val)	静态方法	String类型的值转换为BigDecimal类型
public static BigDecimal valueOf(double val)	静态方法	double类型的值转换为BigDecimal类型
public static BigDecimal valueOf(long val)	静态方法	long类型（包含int类型）的值转换为BigDecimal类型

代码示例：

 		BigDecimal b = new BigDecimal("25");
        BigDecimal c = new BigDecimal(12);

        System.out.println(b);
        System.out.println(c);

打印结果：

注意：不建议使用public BigDecimal(double val)方式初始化值

如下代码：

		BigDecimal c = new BigDecimal(12.3);
        System.out.println(c);

打印结果：

如图，也会出现计算的错误。

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：

		BigDecimal b = new BigDecimal("12.3");
        BigDecimal c = BigDecimal.valueOf(7.34325);
        BigDecimal d = new BigDecimal(Double.toString(7.34325));
        System.out.println(b);
        System.out.println(c);
        System.out.println(d);

打印结果：

（2）加减乘除运算

运算法则	对应方法
加法	public BigDecimal add(BigDecimal value)
减法	public BigDecimal subtract(BigDecimal value)
乘法	public BigDecimal multiply(BigDecimal value)
除法	public BigDecimal divide(BigDecimal value)

代码示例：

public static void main(String[] args) throws Exception 
        System.out.println("计算加法: " + BigDecimal.valueOf(1.9).add(BigDecimal.valueOf(0.2)));
        System.out.println("计算减法: " + BigDecimal.valueOf(1.9).subtract(BigDecimal.valueOf(1.5)));
        System.out.println("计算乘法: " + BigDecimal.valueOf(1.9).multiply(BigDecimal.valueOf(0.2)));
        System.out.println("计算除法: " + BigDecimal.valueOf(1.9).divide(BigDecimal.valueOf(0.2)));
    

打印结果：

注意点：

1. BigDecimal的运算结果都是返回了一个新的BigDecimal对象，并不是在原有的对象上进行操作。

代码示例：

public static void main(String[] args)  
        BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal("2");
        System.out.println("bigDecimal计算前的地址是："+System.identityHashCode(bigDecimal));
        bigDecimal = bigDecimal.add(BigDecimal.valueOf(3));
        System.out.println("bigDecimal计算后的地址是："+System.identityHashCode(bigDecimal));
    

打印结果：

2. 使用divide除法函数除不尽，出现无线循环小数的时候，就需要使用另外精确的小数位数以及舍入模式，不然会出现报错。

代码示例：

public static void main(String[] args)  
        BigDecimal a = BigDecimal.valueOf(10), b = BigDecimal.valueOf(3);
        System.out.println(a.divide(b));
    

报错如下：

解决方法可以采用四舍五入的方式，详情见下文！

（3）BigDecimal保留两位小数及舍入模式

public BigDecimal setScale(int newScale, int roundingMode)

用于格式化小数的方法，第一个值表示保留几位小数，第二个值表示格式化的类型。
8种类型如下：

格式化类型	描述
ROUND_DOWN	舍弃多余位数，如1.55会格式化为1.5，-1.55会格式化为-1.5
ROUND_UP	进位处理，如1.52会格式化为1.6，-1.52会格式化为-1.6
ROUND_HALF_UP	四舍五入，如果舍弃部分>= .5，则进位
ROUND_HALF_DOWN	五舍六入，如果舍弃部分> .5，则进位
ROUND_CEILING	正无穷大方向舍入模式。如果值为正数，则与ROUND_UP模式相同；如果值为负数，则与ROUND_DOWN模式相同
ROUND_FLOOR	负无穷大方向舍入模式。如果值为正数，则与ROUND_DOWN模式相同；如果值为负数，则与ROUND_UP模式相同
ROUND_UNNECESSARY	确认值的小数位数是否与传入第一个参数（保留小数的位数）相等，如果符合则返回值，如果不符抛出异常
ROUND_HALF_EVEN	如果舍弃部门左边的数字为奇数，则与ROUND_HALF_UP模式相同，如果为偶数则与ROUND_HALF_DOWN模式相同

代码示例：

public static void main(String[] args)  
        BigDecimal a = BigDecimal.valueOf(5.445);
        System.out.println("5.445舍弃多余位数：" + a.setScale(2, BigDecimal.ROUND_DOWN));
        System.out.println("5.445进位处理：" + a.setScale(2, BigDecimal.ROUND_UP));
        System.out.println("5.445四舍五入(舍弃部分>= .5,进位)：" + a.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP));
        System.out.println("5.445四舍五入(舍弃部分未> .5,舍弃)：" + a.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN));
        System.out.println("5.446四舍五入(舍弃部分> .5,进位)：" + BigDecimal.valueOf(5.446).setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN));
    

打印结果：

（4）BigDecimal比较大小

public int compareTo(BigDecimal val)

BigDecimal类提供的比较值的方法，注意比较的两个值均不能为空。
a.compareTo(b)得到结果 1， 0， -1。

比较结果	描述
1	a 大于b
0	a 等于b
-1	a 小于b

代码示例：

public static void main(String[] args)  
        BigDecimal a = BigDecimal.valueOf(1);
        BigDecimal b = BigDecimal.valueOf(2);
        BigDecimal c = BigDecimal.valueOf(1);
        BigDecimal d = BigDecimal.ZERO;
        System.out.println("1和2比较结果：" + a.compareTo(b));
        System.out.println("1和1比较结果：" + a.compareTo(c));
        System.out.println("1和0比较判断：" + (a.compareTo(d) > 0) );
    

打印结果：

注意：实际业务中，不会单纯的比较谁打谁小，而是类似于第三条去判断一个布尔值。

（5）BigDecimal其他方法及常量

代码	类型	描述
BigDecimal.ZERO	常量	初始化一个为0的BigDecimal对象
BigDecimal.ONE	常量	初始化一个为1的BigDecimal对象
BigDecimal.TEN	常量	初始化一个为10的BigDecimal对象
public BigDecimal abs()	方法	求绝对值，不管正数还是负数，都得到正数
public BigDecimal negate()	方法	求相反数，正变负，负变正
public BigDecimal pow(int n)	方法	求乘方，如BigDecimal.valueOf(2).pow(3)的值为8
public BigDecimal max(BigDecimal val)	方法	两值比较，返回最大值
public BigDecimal min(BigDecimal val)	方法	两值比较，返回最小值

货币金额-Java中的BigDecimal

对于不需要任何准确计算精度的数字可以直接使用float或double，但是如果需要精确计算的结果，则必须使用BigDecimal类，而且使用BigDecimal类也可以进行大数的操作。

float和double只能用来做科学计算或者是工程计算，在商业计算中金额我们要用 java.math.BigDecimal。   

表11-15 BigDecimal类的常用方法

 

序号	方    法	类型	描    述
1	public BigDecimal(double val)	构造	将double表示形式转换 为BigDecimal
2	public BigDecimal(int val)	构造	将int表示形式转换为 BigDecimal
3	public BigDecimal(String val)	构造	将字符串表示 形式转换为BigDecimal
4	public BigDecimal add(BigDecimal augend)	普通	加法
5	public BigDecimal subtract(BigDecimal subtrahend)	普通	减法
6	public BigDecimal multiply(BigDecimal multiplicand)	普通	乘法
7	public BigDecimal divide(BigDecimal divisor)	普通	除法

 BigDecimal的计算

金额的计算BigDecimal类

double d = 9.84;
double d2 = 1.22;
//注意需要使用BigDecimal(String val)构造方法
BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal(Double.toString(d));
BigDecimal bigDecimal2 = new BigDecimal(Double.toString(d2));

//加法
BigDecimal bigDecimalAdd = bigDecimal.add(bigDecimal2);
double add = bigDecimalAdd.doubleValue();

//减法
BigDecimal bigDecimalSubtract = bigDecimal.subtract(bigDecimal2);
double subtract = bigDecimalSubtract.doubleValue();

//乘法
BigDecimal bigDecimalMultiply = bigDecimal.multiply(bigDecimal2);
double multiply = bigDecimalMultiply.doubleValue();

//除法
int scale = 2;//保留2位小数
BigDecimal bigDecimalDivide = bigDecimal.divide(bigDecimal2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
double divide = bigDecimalDivide.doubleValue();

//格式化
double format = 12343171.6;

//获取常规数值格式
NumberFormat number = NumberFormat.getNumberInstance();
String str = number.format(format);//12,343,171.6

//获取整数数值格式
NumberFormat integer = NumberFormat.getIntegerInstance();
str = integer.format(format);//如果带小数会四舍五入到整数12,343,172

//获取货币数值格式
NumberFormat currency = NumberFormat.getCurrencyInstance();
currency.setMinimumFractionDigits(2);//设置数的小数部分所允许的最小位数(如果不足后面补0)
currency.setMaximumFractionDigits(4);//设置数的小数部分所允许的最大位数(如果超过会四舍五入)
str = currency.format(format);//￥12,343,171.60

//获取显示百分比的格式
NumberFormat percent = NumberFormat.getPercentInstance();
percent.setMinimumFractionDigits(2);//设置数的小数部分所允许的最小位数(如果不足后面补0)
percent.setMaximumFractionDigits(3);//设置数的小数部分所允许的最大位数(如果超过会四舍五入)
str = percent.format(format);//1,234,317,160.00% 

下面提一下两个精度问题：

 

问题一：BigDecimal的精度问题（StackOverflow上有个家伙问了相关的问题）

System.out.println(new BigDecimal(0.1).toString()); // 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
System.out.println(new BigDecimal("0.1").toString()); // 0.1
System.out.println(new BigDecimal(
Double.toString(0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625)).toString());// 0.1
System.out.println(new BigDecimal(Double.toString(0.1)).toString()); // 0.1

 

分析一下上面代码的问题（注释的内容表示此语句的输出）

第一行：事实上，由于二进制无法精确地表示十进制小数0.1，但是编译器读到字符串"0.1"之后，必须把它转成8个字节的double值，因 此，编译器只能用一个最接近的值来代替0.1了，即 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。因此，在运行时，传给 BigDecimal构造函数的真正的数值是 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。

第二行：BigDecimal能够正确地把字符串转化成真正精确的浮点数。

第三行：问题在于Double.toString会使用一定的精度来四舍五入double，然后再输出。会。 Double.toString(0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625) 输出的事实上是"0.1"，因此生成的BigDecimal表示的数也是0.1。

第四行：基于前面的分析，事实上这一行代码等价于第三行

 

结论：

1.如果你希望BigDecimal能够精确地表示你希望的数值，那么一定要使用字符串来表示小数，并传递给BigDecimal的构造函数。

2.如果你使用Double.toString来把double转化字符串，然后调用BigDecimal(String)，这个也是不靠谱的，它不一定按你的想法工作。

3.如果你不是很在乎是否完全精确地表示，并且使用了BigDecimal(double)，那么要注意double本身的特例，double 的规范本身定义了几个特殊的double值(Infinite，-Infinite，NaN)，不要把这些值传给BigDecimal，否则会抛出异常。

 

问题二：把double强制转化成int，难道不是扔掉小数部分吗？

int x=(int)1023.99999999999999; // x=1024为什么？

原因还是在于二进制无法精确地表示某些十进制小数，因此1023.99999999999999在编译之后的double值变成了1024。

所以，把double强制转化成int确实是扔掉小数部分，但是你写在代码中的值，并不一定是编译器生成的真正的double值。

验证代码：

double d = 1023.99999999999999;
int x = (int) d;
System.out.println(new BigDecimal(d).toString()); // 1024
System.out.println(Long.toHexString(Double.doubleToRawLongBits(d))); // 4090000000000000
System.out.println(x); // 1024

前面提过BigDecimal可以精确地把double表示出来还记得吧。

我们也可以直接打印出d的二进制形式，根据IEEE 754的规定，我们可以算出0x4090000000000000=(1024)。