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Java中的BigDecimal精度運(yùn)算詳解

 更新時(shí)間：2023年10月09日 08:59:29   作者：靖節(jié)先生  
這篇文章主要介紹了Java中的BigDecimal精度運(yùn)算詳解,Java在java.math包中提供的API類BigDecimal,用來(lái)對(duì)超過(guò)16位有效位的數(shù)進(jìn)行精確的運(yùn)算,雙精度浮點(diǎn)型變量double可以處理16位有效數(shù),但在實(shí)際應(yīng)用中,可能需要對(duì)更大或者更小的數(shù)進(jìn)行運(yùn)算和處理,需要的朋友可以參考下

1. BigDecimal概述

Java在java.math包中提供的API類BigDecimal，用來(lái)對(duì)超過(guò)16位有效位的數(shù)進(jìn)行精確的運(yùn)算。雙精度浮點(diǎn)型變量double可以處理16位有效數(shù)，但在實(shí)際應(yīng)用中，可能需要對(duì)更大或者更小的數(shù)進(jìn)行運(yùn)算和處理。

一般情況下，對(duì)于那些不需要準(zhǔn)確計(jì)算精度的數(shù)字，我們可以直接使用Float和Double處理，但是Double.valueOf(String) 和Float.valueOf(String)會(huì)丟失精度。所以開發(fā)中，如果我們需要精確計(jì)算的結(jié)果，則必須使用BigDecimal類來(lái)操作。

BigDecimal所創(chuàng)建的是對(duì)象，故我們不能使用傳統(tǒng)的+、-、*、/等算術(shù)運(yùn)算符直接對(duì)其對(duì)象進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，而必須調(diào)用其相對(duì)應(yīng)的方法。方法中的參數(shù)也必須是BigDecimal的對(duì)象。構(gòu)造器是類的特殊方法，專門用來(lái)創(chuàng)建對(duì)象，特別是帶有參數(shù)的對(duì)象。

注意事項(xiàng)，BigDecimal一般用于金額計(jì)算等精度較高的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)于金額在設(shè)計(jì)的時(shí)候盡量使用分或者更小的單位，從而可以避免精度丟失的問題，又可以避免使用BigDecimal而帶來(lái)的復(fù)雜操作問題，也避免使用BigDecimal也存在空指針等一系列異常的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于除了金額其他場(chǎng)景也可以考慮較小的單位從而避免BigDecimal的應(yīng)用。如果需要使用要注意使用BigDecimal構(gòu)造函數(shù)避免參數(shù)使用浮點(diǎn)類型及出現(xiàn)異常的情況。

2. BigDecimal方法

2.1 BigDecimal常用構(gòu)造函數(shù)

1.構(gòu)造方法

  • BigDecimal(int)：創(chuàng)建一個(gè)具有參數(shù)所指定整數(shù)值的對(duì)象
  • BigDecimal(double)：創(chuàng)建一個(gè)具有參數(shù)所指定雙精度值的對(duì)象
  • BigDecimal(long)：創(chuàng)建一個(gè)具有參數(shù)所指定長(zhǎng)整數(shù)值的對(duì)象
  • BigDecimal(String)：創(chuàng)建一個(gè)具有參數(shù)所指定以字符串表示的數(shù)值的對(duì)象

2.構(gòu)造方法存在的問題

public class ArithmeticTest {
    /**
     * 精度丟失問題
     * double與float都存在精度丟失的問題，BigDecimal可以防止精度丟失
     *
     * @param args
     * @return void
     */
    public static void main(String[] args) {
        double x = 1;
        double y = 0.9;
        double z = x - y;
        //輸出結(jié)果：【double測(cè)試】1 - 0.9 = 0.09999999999999998
        System.out.println("【double測(cè)試】1 - 0.9 = " + z);
        float a = 1f;
        float b = 0.9f;
        float c = a - b;
        //輸出結(jié)果：【float測(cè)試】1 - 0.9 = 0.09999999999999998
        System.out.println("【float測(cè)試】1 - 0.9 = " + z);
        BigDecimal d = new BigDecimal(0.1);
        //輸出結(jié)果：【BigDecimal測(cè)試】浮點(diǎn)型類型參數(shù):0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
        System.out.println("【BigDecimal測(cè)試】浮點(diǎn)型類型參數(shù):" + d);
        BigDecimal e = new BigDecimal("0.1");
        //輸出結(jié)果：【BigDecimal測(cè)試】字符串類型參數(shù):0.1
        System.out.println("【BigDecimal測(cè)試】字符串類型參數(shù):" + e);
    }
}

原因分析：

  • 參數(shù)類型為double的構(gòu)造方法的結(jié)果有一定的不可預(yù)知性。有人可能認(rèn)為在Java中寫入newBigDecimal(0.1)所創(chuàng)建的BigDecimal正好等于 0.1（非標(biāo)度值 1，其標(biāo)度為 1），但是它實(shí)際上等于0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。這是因?yàn)?.1無(wú)法準(zhǔn)確地表示為 double（或者說(shuō)對(duì)于該情況，不能表示為任何有限長(zhǎng)度的二進(jìn)制小數(shù)）。這樣，傳入到構(gòu)造方法的值不會(huì)正好等于 0.1（雖然表面上等于該值）。
  • String 構(gòu)造方法是完全可預(yù)知的：寫入 newBigDecimal(“0.1”) 將創(chuàng)建一個(gè) BigDecimal，它正好等于預(yù)期的 0.1。因此，比較而言， 通常建議優(yōu)先使用String構(gòu)造方法。
  • 當(dāng)double必須用作BigDecimal的源時(shí)，請(qǐng)注意，此構(gòu)造方法提供了一個(gè)準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換；它不提供與以下操作相同的結(jié)果：先使用Double.toString(double)方法，然后使用BigDecimal(String)構(gòu)造方法，將double轉(zhuǎn)換為String。要獲取該結(jié)果，請(qǐng)使用static valueOf(double)方法。

2.2 BigDecimal常用方法詳解

1.常用方法

  • add(BigDecimal)： BigDecimal對(duì)象中的值相加，返回BigDecimal對(duì)象
  • subtract(BigDecimal)：BigDecimal對(duì)象中的值相減，返回BigDecimal對(duì)象
  • multiply(BigDecimal)：BigDecimal對(duì)象中的值相乘，返回BigDecimal對(duì)象
  • divide(BigDecimal)：BigDecimal對(duì)象中的值相除，返回BigDecimal對(duì)象
  • toString()：將BigDecimal對(duì)象中的值轉(zhuǎn)換成字符串
  • doubleValue()：將BigDecimal對(duì)象中的值轉(zhuǎn)換成雙精度數(shù)
  • floatValue()：將BigDecimal對(duì)象中的值轉(zhuǎn)換成單精度數(shù)
  • longValue()：將BigDecimal對(duì)象中的值轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)整數(shù)
  • intValue()：將BigDecimal對(duì)象中的值轉(zhuǎn)換成整數(shù)

2.大小比較

java中對(duì)BigDecimal比較大小一般用的是bigdemical的compareTo方法

    /**
     * BigDecimal比較大小
     * 【BigDecimal比較大小】b.compareTo(a)：1 ，a大于b
     * 【BigDecimal比較大小】a.compareTo(c)：0，a等于b
     * 【BigDecimal比較大小】a.compareTo(b)：-1，a小于b
     *
     * @return void
     */
    @Test
    public void BigDecimalCompareTest() {
        BigDecimal a = new BigDecimal("1");
        BigDecimal b = new BigDecimal("2");
        BigDecimal c = new BigDecimal("1");
        int d = a.compareTo(b);
        int e = a.compareTo(c);
        int f = b.compareTo(a);
        System.out.println("【BigDecimal比較大小】b.compareTo(a)：" + f);
        System.out.println("【BigDecimal比較大小】a.compareTo(c)：" + e);
        System.out.println("【BigDecimal比較大小】a.compareTo(b)：" + d);
    }

3. BigDecimal格式化

由于NumberFormat類的format()方法可以使用BigDecimal對(duì)象作為其參數(shù)，可以利用BigDecimal對(duì)超出16位有效數(shù)字的貨幣值，百分值，以及一般數(shù)值進(jìn)行格式化控制。

以利用BigDecimal對(duì)貨幣和百分比格式化為例。首先，創(chuàng)建BigDecimal對(duì)象，進(jìn)行BigDecimal的算術(shù)運(yùn)算后，分別建立對(duì)貨幣和百分比格式化的引用，最后利用BigDecimal對(duì)象作為format()方法的參數(shù)，輸出其格式化的貨幣值和百分比。

    /**
     * BigDecimal格式化
     *
     * @return void
     */
    @Test
    public void BigDecimalFormatTest() {
        NumberFormat currency = NumberFormat.getCurrencyInstance(); //建立貨幣格式化引用
        NumberFormat percent = NumberFormat.getPercentInstance();  //建立百分比格式化引用
        percent.setMaximumFractionDigits(3); //百分比小數(shù)點(diǎn)最多3位
        BigDecimal loanAmount = new BigDecimal("15000.48"); //貸款金額
        BigDecimal interestRate = new BigDecimal("0.008"); //利率
        BigDecimal interest = loanAmount.multiply(interestRate); //相乘
        System.out.println("【BigDecimal格式化】貸款金額:\t" + currency.format(loanAmount));
        System.out.println("【BigDecimal格式化】利率:\t" + percent.format(interestRate));
        System.out.println("【BigDecimal格式化】利息:\t" + currency.format(interest));
    }
    /**
     * BigDecimal格式化保留2為小數(shù)，不足則補(bǔ)0：
     *
     * @param
     * @return void
     */
    @Test
    public void BigDecimalFormatToNumberTest() {
        System.out.println("【BigDecimal格式化】" + formatToNumber(new BigDecimal("3.435")));
        System.out.println("【BigDecimal格式化】" + formatToNumber(new BigDecimal(0)));
        System.out.println("【BigDecimal格式化】" + formatToNumber(new BigDecimal("0.00")));
        System.out.println("【BigDecimal格式化】" + formatToNumber(new BigDecimal("0.001")));
        System.out.println("【BigDecimal格式化】" + formatToNumber(new BigDecimal("0.006")));
        System.out.println("【BigDecimal格式化】" + formatToNumber(new BigDecimal("0.206")));
    }
    /**
     * 傳入的小數(shù)
     * 1.0~1之間的BigDecimal小數(shù)，格式化后失去前面的0,則前面直接加上0。
     * 2.傳入的參數(shù)等于0，則直接返回字符串"0.00"
     * 3.大于1的小數(shù)，直接格式化返回字符串
     */
    public static String formatToNumber(BigDecimal obj) {
        DecimalFormat df = new DecimalFormat("#.00");
        if (obj.compareTo(BigDecimal.ZERO) == 0) {
            return "0.00";
        } else if (obj.compareTo(BigDecimal.ZERO) > 0 && obj.compareTo(new BigDecimal(1)) < 0) {
            return "0" + df.format(obj);
        } else {
            return df.format(obj);
        }
    }

4. BigDecimal異常

除法異常 java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result

原因分析 通過(guò)BigDecimal的divide方法進(jìn)行除法時(shí)當(dāng)不整除，出現(xiàn)無(wú)限循環(huán)小數(shù)時(shí)，就會(huì)拋異常：java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.

解決方法： divide方法設(shè)置精確的小數(shù)點(diǎn)，如：divide(xxxxx,2)

5. BigDecimal總結(jié)

在需要精確的小數(shù)計(jì)算時(shí)再使用BigDecimal，BigDecimal的性能比double和float差，在處理龐大，復(fù)雜的運(yùn)算時(shí)尤為明顯。故一般精度的計(jì)算沒必要使用BigDecimal。盡量使用參數(shù)類型為String的構(gòu)造函數(shù)。

BigDecimal都是不可變的（immutable）的， 在進(jìn)行每一次四則運(yùn)算時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的對(duì)象 ，所以在做加減乘除運(yùn)算時(shí)要記得要保存操作后的值。

6. BigDecimal工具

ArithmeticUtils 用于高精確處理常用的數(shù)學(xué)運(yùn)算

package com.jerry.unit.util;
import java.math.BigDecimal;
/**
 * 用于高精確處理常用的數(shù)學(xué)運(yùn)算
 *
 * @author Jerry
 * @since 2022/5/13
 **/
public class ArithmeticUtils {
    //默認(rèn)除法運(yùn)算精度
    private static final int DEF_DIV_SCALE = 10;
    /**
     * 提供精確的加法運(yùn)算
     *
     * @param v1 被加數(shù)
     * @param v2 加數(shù)
     * @return 兩個(gè)參數(shù)的和
     */
    public static double add(double v1, double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.add(b2).doubleValue();
    }
    /**
     * 提供精確的加法運(yùn)算
     *
     * @param v1 被加數(shù)
     * @param v2 加數(shù)
     * @return 兩個(gè)參數(shù)的和
     */
    public static BigDecimal add(String v1, String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.add(b2);
    }
    /**
     * 提供精確的加法運(yùn)算
     *
     * @param v1    被加數(shù)
     * @param v2    加數(shù)
     * @param scale 保留scale 位小數(shù)
     * @return 兩個(gè)參數(shù)的和
     */
    public static String add(String v1, String v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.add(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }
    /**
     * 提供精確的減法運(yùn)算
     *
     * @param v1 被減數(shù)
     * @param v2 減數(shù)
     * @return 兩個(gè)參數(shù)的差
     */
    public static double sub(double v1, double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.subtract(b2).doubleValue();
    }
    /**
     * 提供精確的減法運(yùn)算。
     *
     * @param v1 被減數(shù)
     * @param v2 減數(shù)
     * @return 兩個(gè)參數(shù)的差
     */
    public static BigDecimal sub(String v1, String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.subtract(b2);
    }
    /**
     * 提供精確的減法運(yùn)算
     *
     * @param v1    被減數(shù)
     * @param v2    減數(shù)
     * @param scale 保留scale 位小數(shù)
     * @return 兩個(gè)參數(shù)的差
     */
    public static String sub(String v1, String v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.subtract(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }
    /**
     * 提供精確的乘法運(yùn)算
     *
     * @param v1 被乘數(shù)
     * @param v2 乘數(shù)
     * @return 兩個(gè)參數(shù)的積
     */
    public static double mul(double v1, double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.multiply(b2).doubleValue();
    }
    /**
     * 提供精確的乘法運(yùn)算
     *
     * @param v1 被乘數(shù)
     * @param v2 乘數(shù)
     * @return 兩個(gè)參數(shù)的積
     */
    public static BigDecimal mul(String v1, String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.multiply(b2);
    }
    /**
     * 提供精確的乘法運(yùn)算
     *
     * @param v1    被乘數(shù)
     * @param v2    乘數(shù)
     * @param scale 保留scale 位小數(shù)
     * @return 兩個(gè)參數(shù)的積
     */
    public static double mul(double v1, double v2, int scale) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return round(b1.multiply(b2).doubleValue(), scale);
    }
    /**
     * 提供精確的乘法運(yùn)算
     *
     * @param v1    被乘數(shù)
     * @param v2    乘數(shù)
     * @param scale 保留scale 位小數(shù)
     * @return 兩個(gè)參數(shù)的積
     */
    public static String mul(String v1, String v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.multiply(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }
    /**
     * 提供（相對(duì)）精確的除法運(yùn)算，當(dāng)發(fā)生除不盡的情況時(shí)，精確到
     * 小數(shù)點(diǎn)以后10位，以后的數(shù)字四舍五入
     *
     * @param v1 被除數(shù)
     * @param v2 除數(shù)
     * @return 兩個(gè)參數(shù)的商
     */
    public static double div(double v1, double v2) {
        return div(v1, v2, DEF_DIV_SCALE);
    }
    /**
     * 提供（相對(duì)）精確的除法運(yùn)算。當(dāng)發(fā)生除不盡的情況時(shí)，由scale參數(shù)指
     * 定精度，以后的數(shù)字四舍五入
     *
     * @param v1    被除數(shù)
     * @param v2    除數(shù)
     * @param scale 表示表示需要精確到小數(shù)點(diǎn)以后幾位。
     * @return 兩個(gè)參數(shù)的商
     */
    public static double div(double v1, double v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.divide(b2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
    }
    /**
     * 提供（相對(duì)）精確的除法運(yùn)算。當(dāng)發(fā)生除不盡的情況時(shí)，由scale參數(shù)指
     * 定精度，以后的數(shù)字四舍五入
     *
     * @param v1    被除數(shù)
     * @param v2    除數(shù)
     * @param scale 表示需要精確到小數(shù)點(diǎn)以后幾位
     * @return 兩個(gè)參數(shù)的商
     */
    public static String div(String v1, String v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v1);
        return b1.divide(b2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }
    /**
     * 提供精確的小數(shù)位四舍五入處理
     *
     * @param v     需要四舍五入的數(shù)字
     * @param scale 小數(shù)點(diǎn)后保留幾位
     * @return 四舍五入后的結(jié)果
     */
    public static double round(double v, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b = new BigDecimal(Double.toString(v));
        return b.setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
    }
    /**
     * 提供精確的小數(shù)位四舍五入處理
     *
     * @param v     需要四舍五入的數(shù)字
     * @param scale 小數(shù)點(diǎn)后保留幾位
     * @return 四舍五入后的結(jié)果
     */
    public static String round(String v, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b = new BigDecimal(v);
        return b.setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }
    /**
     * 取余數(shù)
     *
     * @param v1    被除數(shù)
     * @param v2    除數(shù)
     * @param scale 小數(shù)點(diǎn)后保留幾位
     * @return 余數(shù)
     */
    public static String remainder(String v1, String v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.remainder(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }
    /**
     * 取余數(shù)  BigDecimal
     *
     * @param v1    被除數(shù)
     * @param v2    除數(shù)
     * @param scale 小數(shù)點(diǎn)后保留幾位
     * @return 余數(shù)
     */
    public static BigDecimal remainder(BigDecimal v1, BigDecimal v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        return v1.remainder(v2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
    }
    /**
     * 比較大小
     *
     * @param v1 被比較數(shù)
     * @param v2 比較數(shù)
     * @return 如果v1 大于v2 則 返回true 否則false
     */
    public static boolean compare(String v1, String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        int bj = b1.compareTo(b2);
        boolean res;
        res = bj > 0;
        return res;
    }
}

到此這篇關(guān)于Java中的BigDecimal精度運(yùn)算詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)BigDecimal精度運(yùn)算詳解內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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