Java精確計算BigDecimal類詳解

更新時間：2021年12月12日 09:33:21 作者：YangJavaer

這篇文章主要介紹了Java精確計算BigDecimal類的使用方法，文中通過示例代碼介紹的非常詳細。對大家的學習或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下

引言

float和double類型的主要設計目標是為了科學計算和工程計算。他們執(zhí)行二進制浮點運算，這是為了在廣域數(shù)值范圍上提供較為精確的快速近似計算而精心設計的。然而，它們沒有提供完全精確的結果，所以不應該被用于要求精確結果的場合。但是，商業(yè)計算往往要求結果精確，這時候BigDecimal就派上大用場啦。

先看下面代碼

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);
    }

運行結果如下

你認為你看錯了，但結果卻是是這樣的。問題在哪里呢？原因在于我們的計算機是二進制的。浮點數(shù)沒有辦法是用二進制進行精確表示。我們的CPU表示浮點數(shù)由兩個部分組成：指數(shù)和尾數(shù)，這樣的表示方法一般都會失去一定的精確度，有些浮點數(shù)運算也會產(chǎn)生一定的誤差。如：2.4的二進制表示并非就是精確的2.4。反而最為接近的二進制表示是2.3999999999999999。浮點數(shù)的值實際上是由一個特定的數(shù)學公式計算得到的。

其實java的float只能用來進行科學計算或工程計算，在大多數(shù)的商業(yè)計算中，一般采用java.math.BigDecimal類來進行精確計算。

BigDecimal構造方法

1.public BigDecimal(double val) 將double表示形式轉換為BigDecimal *不建議使用
2.public BigDecimal(int val)　　將int表示形式轉換成BigDecimal
3.public BigDecimal(String val)　　將String表示形式轉換成BigDecimal

為什么不建議采用第一種構造方法呢？來看例子

public static void main(String[] args)
    {
        BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal(2);
        BigDecimal bDouble = new BigDecimal(2.3);
        BigDecimal bString = new BigDecimal("2.3");
        System.out.println("bigDecimal=" + bigDecimal);
        System.out.println("bDouble=" + bDouble);
        System.out.println("bString=" + bString);
    }

運行結果如下

為什么會出現(xiàn)這種情況呢？

JDK的描述：

1、參數(shù)類型為double的構造方法的結果有一定的不可預知性。有人可能認為在Java中寫入newBigDecimal(0.1)所創(chuàng)建的BigDecimal正好等于 0.1（非標度值 1，其標度為 1），但是它實際上等于0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。這是因為0.1無法準確地表示為 double（或者說對于該情況，不能表示為任何有限長度的二進制小數(shù)）。這樣，傳入到構造方法的值不會正好等于 0.1（雖然表面上等于該值）。

2、另一方面，String 構造方法是完全可預知的：寫入 newBigDecimal("0.1") 將創(chuàng)建一個 BigDecimal，它正好等于預期的 0.1。因此，比較而言，通常建議優(yōu)先使用String構造方法。

當double必須用作BigDecimal的源時，請使用Double.toString(double)轉成String，然后使用String構造方法，或使用BigDecimal的靜態(tài)方法valueOf，如下

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);
        
    }

結果如下

BigDecimal加減乘除運算

對于常用的加，減，乘，除，BigDecimal類提供了相應的成員方法。

public BigDecimal add(BigDecimal value);                        //加法

public BigDecimal subtract(BigDecimal value);                   //減法 

public BigDecimal multiply(BigDecimal value);                   //乘法

public BigDecimal divide(BigDecimal value);                     //除法

大概的用法如下

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));
    }

運行結果

這里有一點需要注意的是除法運算divide.

BigDecimal除法可能出現(xiàn)不能整除的情況，比如 4.5/1.3，這時會報錯java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.

其實divide方法有可以傳三個參數(shù)

public BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int scale, int roundingMode)?

第一參數(shù)表示除數(shù)，第二個參數(shù)表示小數(shù)點后保留位數(shù)，

第三個參數(shù)表示舍入模式，只有在作除法運算或四舍五入時才用到舍入模式，有下面這幾種

ROUND_CEILING    //向正無窮方向舍入

ROUND_DOWN    //向零方向舍入

ROUND_FLOOR    //向負無窮方向舍入

ROUND_HALF_DOWN    //向（距離）最近的一邊舍入，除非兩邊（的距離）是相等,如果是這樣，向下舍入, 例如1.55 保留一位小數(shù)結果為1.5

ROUND_HALF_EVEN    //向（距離）最近的一邊舍入，除非兩邊（的距離）是相等,如果是這樣，如果保留位數(shù)是奇數(shù)，使用ROUND_HALF_UP，如果是偶數(shù)，使用ROUND_HALF_DOWN

ROUND_HALF_UP    //向（距離）最近的一邊舍入，除非兩邊（的距離）是相等,如果是這樣，向上舍入, 1.55保留一位小數(shù)結果為1.6

ROUND_UNNECESSARY    //計算結果是精確的，不需要舍入模式

ROUND_UP    //向遠離0的方向舍入

按照各自的需要，可傳入合適的第三個參數(shù)。四舍五入采用ROUND_HALF_UP

需要對BigDecimal進行截斷和四舍五入可用setScale方法，例：

public static void main(String[] args)
    {
        BigDecimal a = new BigDecimal("4.5635");

        a = a.setScale(3, RoundingMode.HALF_UP);    //保留3位小數(shù)，且四舍五入
        System.out.println(a);
    }

減乘除其實最終都返回的是一個新的BigDecimal對象，因為BigInteger與BigDecimal都是不可變的（immutable）的，在進行每一步運算時，都會產(chǎn)生一個新的對象?

public static void main(String[] args)
    {
        BigDecimal a = new BigDecimal("4.5");
        BigDecimal b = new BigDecimal("1.5");
        a.add(b);

        System.out.println(a);  //輸出4.5. 加減乘除方法會返回一個新的BigDecimal對象，原來的a不變


    }

總結

(1)商業(yè)計算使用BigDecimal。
(2)盡量使用參數(shù)類型為String的構造函數(shù)。
(3)BigDecimal都是不可變的（immutable）的，在進行每一步運算時，都會產(chǎn)生一個新的對象，所以在做加減乘除運算時千萬要保存操作后的值。
(4)我們往往容易忽略JDK底層的一些實現(xiàn)細節(jié)，導致出現(xiàn)錯誤，需要多加注意。

到此這篇關于Java精確計算BigDecimal類詳解的文章就介紹到這了。希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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