前言

今天群里一個初級開發(fā)者問為什么測試人員測出來他寫的價格計算模塊有計算偏差的問題，他檢查了半天也沒找出問題。這里小胖哥要提醒你，商業(yè)計算請務(wù)必使用BigDecimal,浮點做商業(yè)運算是不精確的。因為計算機無法使用二進制小數(shù)來精確描述我們程序中的十進制小數(shù)。《Effective Java》在第48條也推薦“使用BigDecimal來做精確運算”。今天我們就來總結(jié)歸納其相關(guān)的知識點。

BigDecimal

BigDecimal表示不可變的任意精度帶符號十進制數(shù)。它由兩部分組成：

• intVal - 未校正精度的整數(shù),類型為BigInteger
• Scale - 一個32位整數(shù)，表示小數(shù)點右邊的位數(shù)
  

例如，BigDecimal 3.14的未校正值為314，縮放為2。我們使用BigDecimal進行高精度算術(shù)運算。我們還將它用于需要控制比例和舍入行為的計算。如果你的計算是商業(yè)計算請務(wù)必使用計算精確的BigDecimal 。

構(gòu)造BigDecimal實例

我們可以從String，character 數(shù)組，int，long和BigInteger創(chuàng)建一個BigDecimal對象：

@Test
public void theValueMatches() {
  BigDecimal bdFromString = new BigDecimal("0.12");
  BigDecimal bdFromCharArray = new BigDecimal(new char[]{'3', '.', '1', '4', '1', '5'});
  BigDecimal bdlFromInt = new BigDecimal(42);
  BigDecimal bdFromLong = new BigDecimal(123412345678901L);
  BigInteger bigInteger = BigInteger.probablePrime(100, new Random());
  BigDecimal bdFromBigInteger = new BigDecimal(bigInteger);
  assertEquals("0.12", bdFromString.toString());
  assertEquals("3.1415", bdFromCharArray.toString());
  assertEquals("42", bdlFromInt.toString());
  assertEquals("123412345678901", bdFromLong.toString());
  assertEquals(bigInteger.toString(), bdFromBigInteger.toString());
}

我們還可以從double創(chuàng)建BigDecimal：

@Test
public void whenBigDecimalCreatedFromDouble_thenValueMayNotMatch() {
  BigDecimal bdFromDouble = new BigDecimal(0.1d);
  assertNotEquals("0.1", bdFromDouble.toString());
}

我們發(fā)現(xiàn)在這種情況下，結(jié)果與預(yù)期的結(jié)果不同（即0.1）。這是因為：這個轉(zhuǎn)換結(jié)果是double的二進制浮點值的精確十進制表示，其值得結(jié)果不是我們可以預(yù)測的.我們應(yīng)該使用String構(gòu)造函數(shù)而不是double構(gòu)造函數(shù)。另外，我們可以使用valueOf靜態(tài)方法將double轉(zhuǎn)換為BigDecimal 或者直接使用其未校正數(shù)加小數(shù)位數(shù) ：

@Test
public void whenBigDecimalCreatedUsingValueOf_thenValueMatches() {
    BigDecimal bdFromDouble = BigDecimal.valueOf(0.1d);
    BigDecimal bigFromLong=BigDecimal.valueOf(1,1);

    assertEquals("0.1", bdFromDouble.toString());
    assertEquals("0.1", bigFromLong.toString());
}

在轉(zhuǎn)換為BigDecimal之前，此方法將double轉(zhuǎn)換為其String表示形式。此外，它可以重用對象實例。因此，我們應(yīng)該優(yōu)先使用valueOf方法來構(gòu)造函數(shù)。

常用API

BigDecimal操作

BigDecimal上的操作就像其他Number類（Integer，Long，Double等）一樣，BigDecimal提供算術(shù)和比較操作的操作。它還提供了縮放操作，舍入和格式轉(zhuǎn)換的操作。它不會使算術(shù)運算符(+ - /*)或邏輯運算符(> < | &) 過載。相反，我們使用BigDecimal相應(yīng)的方法 - 加，減，乘，除和比較。并且BigDecimal具有提取各種屬性的方法。

提取屬性

精度，小數(shù)位數(shù)和符號：

@Test
public void whenGettingAttributes_thenExpectedResult() {
  BigDecimal bd = new BigDecimal("-12345.6789");

  assertEquals(9, bd.precision());
  assertEquals(4, bd.scale());
  assertEquals(-1, bd.signum());
}

比較大小

我們使用compareTo方法比較兩個BigDecimal的值：

@Test
public void whenComparingBigDecimals_thenExpectedResult() {
  BigDecimal bd1 = new BigDecimal("1.0");
  BigDecimal bd2 = new BigDecimal("1.00");
  BigDecimal bd3 = new BigDecimal("2.0");

  assertTrue(bd1.compareTo(bd3) < 0);
  assertTrue(bd3.compareTo(bd1) > 0);
  assertTrue(bd1.compareTo(bd2) == 0);
  assertTrue(bd1.compareTo(bd3) <= 0);
  assertTrue(bd1.compareTo(bd2) >= 0);
  assertTrue(bd1.compareTo(bd3) != 0);
}

上面的方法在比較時忽略了小數(shù)位。如果你既要比較精度又要比較小數(shù)位數(shù)那么請使用equals方法：

@Test
public void whenEqualsCalled_thenSizeAndScaleMatched() {
  BigDecimal bd1 = new BigDecimal("1.0");
  BigDecimal bd2 = new BigDecimal("1.00");

  assertFalse(bd1.equals(bd2));
}

四則運算

BigDecimal 提供了以下四則運算的方法：

• add ——加法
• subtract ——減法
• divide ——除法，有可能除不盡，必須顯式聲明保留小數(shù)位數(shù)避免拋出ArithmeticException異常
• multiply ——乘法
  

@Test
public void whenPerformingArithmetic_thenExpectedResult() {
  BigDecimal bd1 = new BigDecimal("4.0");
  BigDecimal bd2 = new BigDecimal("2.0");

  BigDecimal sum = bd1.add(bd2);
  BigDecimal difference = bd1.subtract(bd2);
  BigDecimal quotient = bd1.divide(bd2);
  BigDecimal product = bd1.multiply(bd2);

  assertTrue(sum.compareTo(new BigDecimal("6.0")) == 0);
  assertTrue(difference.compareTo(new BigDecimal("2.0")) == 0);
  assertTrue(quotient.compareTo(new BigDecimal("2.0")) == 0);
  assertTrue(product.compareTo(new BigDecimal("8.0")) == 0);
}

四舍五入

既然是數(shù)學(xué)運算就不得不講四舍五入。比如我們在金額計算中很容易遇到最終結(jié)算金額為人民幣22.355的情況。因為貨幣沒有比分更低的單位所以我們要使用精度和舍入模式規(guī)則對數(shù)字進行剪裁。java提供有兩個類控制舍入行為RoundingMode和MathContext 。MathContext執(zhí)行的是IEEE 754R標(biāo)準(zhǔn)目前不太明白其使用場景，我們使用的比較多的是枚舉RoundingMode。它提供了八種模式：

RoundingMode.UP：以小數(shù)位為原點 是正數(shù)取右邊，負(fù)數(shù)取左邊
RoundingMode.DOWN：以小數(shù)位為原點 也就是正數(shù)取左邊，負(fù)數(shù)取右邊
RoundingMode.FLOOR：取左邊最近的正數(shù)
RoundingMode.CEILING：取右邊最近的整數(shù)
RoundingMode.HALF_DOWN:五舍六入，負(fù)數(shù)先取絕對值再五舍六入再負(fù)數(shù)
RoundingMode.HALF_UP:四舍五入，負(fù)數(shù)原理同上
RoundingMode.HALF_EVEN:這個比較繞，整數(shù)位若是奇數(shù)則四舍五入，若是偶數(shù)則五舍六入
RoundingMode.ROUND_UNNECESSARY：不需要取整，如果存在小數(shù)位，就拋ArithmeticException 異常

格式化

數(shù)字格式化可通過操作類java.text.NumberFormat和java.text.DecimalFormat提供的api進行操作。其實我們只需要使用java.text.DecimalFormat,因為它代理了NumberFormat。我們來看一下它們的api：

NumberFormat

NumberFormat.getInstance(Locale)、getNumberInstance(Locale)。返回指定語言環(huán)境的通用數(shù)值格式。
NumberFormat.getCurrencyInstance(Locale)。返回指定語言環(huán)境的貨幣格式。
NumberFormat.getPercentInstance(Locale)。返回指定語言環(huán)境的百分比格式。
NumberFormat.getIntegerInstance(Locale)。返回指定語言環(huán)境的整數(shù)數(shù)值格式。
NumberFormat.setMinimumIntegerDigits(int)。設(shè)置數(shù)的整數(shù)部分所允許的最小位數(shù)。
NumberFormat.setMaximumIntegerDigits(int)。設(shè)置數(shù)的整數(shù)部分所允許的最大位數(shù)。
NumberFormat.setMinimumFractionDigits(int)。設(shè)置最少小數(shù)點位數(shù)，不足的位數(shù)以0補位，超出的話按實際位數(shù)輸出。
NumberFormat.setMaximumFractionDigits(int)。設(shè)置最多保留小數(shù)位數(shù)，不足不補0。

DecimalFormat

DecimalFormat除了能代理上面的NumberFormat以外，還提供了基于pattern字符串的格式化風(fēng)格，有點類似格式化時間一樣。我們來看看pattern的規(guī)則:

• “0”——表示一位數(shù)值，如沒有，顯示0。如“0000.0000”，整數(shù)位或小數(shù)位>4，按實際輸出，<4整數(shù)位前面補0小數(shù)位后面補0，湊足4位。
• “#”——表示任意位數(shù)的整數(shù)。如沒有，則不顯示。在小數(shù)點位使用，只表示一位小數(shù)，超出部分四舍五入。如：“#”：無小數(shù)，小數(shù)部分四舍五入?！?#”：整數(shù)部分不變，一位小數(shù)，四舍五入。“.##”：整數(shù)部分不變，二位小數(shù)，四舍五入。
• “.”——表示小數(shù)點。注意一個pattern中只能出現(xiàn)一次，超過一次將格式化異常。
• “，”——與模式“0”一起使用，表示逗號。注意一定不能在小數(shù)點后用，否則格式化異常。

總結(jié)

今天對BigDecimal進行了總結(jié)歸納，這篇文章建議你收藏備用，也可以轉(zhuǎn)給其他需要的同學(xué)。

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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