BigDecimal 详解

2024-05-01 10:25| 来源: 网络整理| 查看: 265

《阿里巴巴 Java 开发手册》中提到：“为了避免精度丢失，可以使用 BigDecimal 来进行浮点数的运算”。

浮点数的运算竟然还会有精度丢失的风险吗？确实会！

示例代码：

float a = 2.0f - 1.9f; float b = 1.8f - 1.7f; System.out.println(a);// 0.100000024 System.out.println(b);// 0.099999905 System.out.println(a == b);// false

为什么浮点数 float 或 double 运算的时候会有精度丢失的风险呢？

这个和计算机保存浮点数的机制有很大关系。我们知道计算机是二进制的，而且计算机在表示一个数字时，宽度是有限的，无限循环的小数存储在计算机时，只能被截断，所以就会导致小数精度发生损失的情况。这也就是解释了为什么浮点数没有办法用二进制精确表示。

就比如说十进制下的 0.2 就没办法精确转换成二进制小数：

// 0.2 转换为二进制数的过程为，不断乘以 2，直到不存在小数为止， // 在这个计算过程中，得到的整数部分从上到下排列就是二进制的结果。 0.2 * 2 = 0.4 -> 0 0.4 * 2 = 0.8 -> 0 0.8 * 2 = 1.6 -> 1 0.6 * 2 = 1.2 -> 1 0.2 * 2 = 0.4 -> 0（发生循环） ...

关于浮点数的更多内容，建议看一下计算机系统基础（四）浮点数open in new window这篇文章。

BigDecimal 介绍

BigDecimal 可以实现对浮点数的运算，不会造成精度丢失。

通常情况下，大部分需要浮点数精确运算结果的业务场景（比如涉及到钱的场景）都是通过 BigDecimal 来做的。

《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。

具体原因我们在上面已经详细介绍了，这里就不多提了。

想要解决浮点数运算精度丢失这个问题，可以直接使用 BigDecimal 来定义浮点数的值，然后再进行浮点数的运算操作即可。

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.compareTo(y));// 0 BigDecimal 常见方法创建

我们在使用 BigDecimal 时，为了防止精度丢失，推荐使用它的BigDecimal(String val)构造方法或者 BigDecimal.valueOf(double val) 静态方法来创建对象。

《阿里巴巴 Java 开发手册》对这部分内容也有提到，如下图所示。

加减乘除

add 方法用于将两个 BigDecimal 对象相加，subtract 方法用于将两个 BigDecimal 对象相减。multiply 方法用于将两个 BigDecimal 对象相乘，divide 方法用于将两个 BigDecimal 对象相除。

BigDecimal a = new BigDecimal("1.0"); BigDecimal b = new BigDecimal("0.9"); System.out.println(a.add(b));// 1.9 System.out.println(a.subtract(b));// 0.1 System.out.println(a.multiply(b));// 0.90 System.out.println(a.divide(b));// 无法除尽，抛出 ArithmeticException 异常 System.out.println(a.divide(b, 2, RoundingMode.HALF_UP));// 1.11

这里需要注意的是，在我们使用 divide 方法的时候尽量使用 3 个参数版本，并且RoundingMode 不要选择 UNNECESSARY，否则很可能会遇到 ArithmeticException（无法除尽出现无限循环小数的时候），其中 scale 表示要保留几位小数，roundingMode 代表保留规则。

public BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int scale, RoundingMode roundingMode) { return divide(divisor, scale, roundingMode.oldMode); }

保留规则非常多，这里列举几种:

public enum RoundingMode { // 2.5 -> 3 , 1.6 -> 2 // -1.6 -> -2 , -2.5 -> -3 UP(BigDecimal.ROUND_UP), // 2.5 -> 2 , 1.6 -> 1 // -1.6 -> -1 , -2.5 -> -2 DOWN(BigDecimal.ROUND_DOWN), // 2.5 -> 3 , 1.6 -> 2 // -1.6 -> -1 , -2.5 -> -2 CEILING(BigDecimal.ROUND_CEILING), // 2.5 -> 2 , 1.6 -> 1 // -1.6 -> -2 , -2.5 -> -3 FLOOR(BigDecimal.ROUND_FLOOR), // 2.5 -> 3 , 1.6 -> 2 // -1.6 -> -2 , -2.5 -> -3 HALF_UP(BigDecimal.ROUND_HALF_UP), //...... } 大小比较

a.compareTo(b) : 返回 -1 表示 a 小于 b，0 表示 a 等于 b ， 1 表示 a 大于 b。

BigDecimal a = new BigDecimal("1.0"); BigDecimal b = new BigDecimal("0.9"); System.out.println(a.compareTo(b));// 1 保留几位小数

通过 setScale方法设置保留几位小数以及保留规则。保留规则有挺多种，不需要记，IDEA 会提示。

BigDecimal m = new BigDecimal("1.255433"); BigDecimal n = m.setScale(3,RoundingMode.HALF_DOWN); System.out.println(n);// 1.255 BigDecimal 等值比较问题

《阿里巴巴 Java 开发手册》中提到：

BigDecimal 使用 equals() 方法进行等值比较出现问题的代码示例：

BigDecimal a = new BigDecimal("1"); BigDecimal b = new BigDecimal("1.0"); System.out.println(a.equals(b));//false

这是因为 equals() 方法不仅仅会比较值的大小（value）还会比较精度（scale），而 compareTo() 方法比较的时候会忽略精度。

1.0 的 scale 是 1，1 的 scale 是 0，因此 a.equals(b) 的结果是 false。

compareTo() 方法可以比较两个 BigDecimal 的值，如果相等就返回 0，如果第 1 个数比第 2 个数大则返回 1，反之返回-1。

BigDecimal a = new BigDecimal("1"); BigDecimal b = new BigDecimal("1.0"); System.out.println(a.compareTo(b));//0 BigDecimal 工具类分享

网上有一个使用人数比较多的 BigDecimal 工具类，提供了多个静态方法来简化 BigDecimal 的操作。

我对其进行了简单改进，分享一下源码：

import java.math.BigDecimal; import java.math.RoundingMode; /** * 简化BigDecimal计算的小工具类 */ public class BigDecimalUtil { /** * 默认除法运算精度 */ private static final int DEF_DIV_SCALE = 10; private BigDecimalUtil() { } /** * 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 = BigDecimal.valueOf(v1); BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(v2); return b1.add(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 double subtract(double v1, double v2) { BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(v1); BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(v2); return b1.subtract(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 double multiply(double v1, double v2) { BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(v1); BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(v2); return b1.multiply(b2).doubleValue(); } /** * 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 divide(double v1, double v2) { return divide(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 divide(double v1, double v2, int scale) { if (scale

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