Java 中的 BigDecimal 類你了解多少？

作者：HikariCP
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前言

我們都知道浮點(diǎn)型變量在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候會出現(xiàn)丟失精度的問題。如下一段代碼：

System.out.println(0.05 + 0.01);
System.out.println(1.0 - 0.42);
System.out.println(4.015 * 100);
System.out.println(123.3 / 100);

輸出：
0.060000000000000005
0.5800000000000001
401.49999999999994
1.2329999999999999

可以看到在Java中進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的時(shí)候，會出現(xiàn)丟失精度的問題。那么我們?nèi)绻谶M(jìn)行商品價(jià)格計(jì)算的時(shí)候，就會出現(xiàn)問題。很有可能造成我們手中有0.06元，卻無法購買一個(gè)0.05元和一個(gè)0.01元的商品。因?yàn)槿缟纤荆麄儍蓚€(gè)的總和為0.060000000000000005。這無疑是一個(gè)很嚴(yán)重的問題，尤其是當(dāng)電商網(wǎng)站的并發(fā)量上去的時(shí)候，出現(xiàn)的問題將是巨大的。可能會導(dǎo)致無法下單，或者對賬出現(xiàn)問題。所以接下來我們就可以使用Java中的BigDecimal類來解決這類問題。

普及一下：

Java中float的精度為6-7位有效數(shù)字。double的精度為15-16位。

API

構(gòu)造器：

構(gòu)造器                   描述
  BigDecimal(int)       創(chuàng)建一個(gè)具有參數(shù)所指定整數(shù)值的對象。
  BigDecimal(double)    創(chuàng)建一個(gè)具有參數(shù)所指定雙精度值的對象。
  BigDecimal(long)      創(chuàng)建一個(gè)具有參數(shù)所指定長整數(shù)值的對象。
  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)值的對象。

函數(shù)：

方法                    描述
  add(BigDecimal)       BigDecimal對象中的值相加，然后返回這個(gè)對象。
  subtract(BigDecimal)  BigDecimal對象中的值相減，然后返回這個(gè)對象。
  multiply(BigDecimal)  BigDecimal對象中的值相乘，然后返回這個(gè)對象。
  divide(BigDecimal)    BigDecimal對象中的值相除，然后返回這個(gè)對象。
  toString()            將BigDecimal對象的數(shù)值轉(zhuǎn)換成字符串。
  doubleValue()         將BigDecimal對象中的值以雙精度數(shù)返回。
  floatValue()          將BigDecimal對象中的值以單精度數(shù)返回。
  longValue()           將BigDecimal對象中的值以長整數(shù)返回。
  intValue()            將BigDecimal對象中的值以整數(shù)返回。

由于一般的數(shù)值類型，例如double不能準(zhǔn)確的表示16位以上的數(shù)字。

BigDecimal精度也丟失

我們在使用BigDecimal時(shí)，使用它的BigDecimal(String)構(gòu)造器創(chuàng)建對象才有意義。其他的如BigDecimal b = new BigDecimal(1)這種，還是會發(fā)生精度丟失的問題。如下代碼：

BigDecimal a = new BigDecimal(1.01);
BigDecimal b = new BigDecimal(1.02);
BigDecimal c = new BigDecimal("1.01");
BigDecimal d = new BigDecimal("1.02");
System.out.println(a.add(b));
System.out.println(c.add(d));

輸出：
2.0300000000000000266453525910037569701671600341796875
2.03

可見論丟失精度BigDecimal顯的更為過分。但是使用Bigdecimal的BigDecimal(String)構(gòu)造器的變量在進(jìn)行運(yùn)算的時(shí)候卻沒有出現(xiàn)這種問題。究其原因計(jì)算機(jī)組成原理里面都有，它們的編碼決定了這樣的結(jié)果。long可以準(zhǔn)確存儲19位數(shù)字，而double只能準(zhǔn)備存儲16位數(shù)字。double由于有exp位，可以存16位以上的數(shù)字，但是需要以低位的不精確作為代價(jià)。如果需要高于19位數(shù)字的精確存儲，則必須用BigInteger來保存，當(dāng)然會犧牲一些性能。所以我們一般使用BigDecimal來解決商業(yè)運(yùn)算上丟失精度的問題的時(shí)候，聲明BigDecimal對象的時(shí)候一定要使用它構(gòu)造參數(shù)為String的類型的構(gòu)造器。

同時(shí)這個(gè)原則Effective Java和MySQL 必知必會中也都有提及。float和double只能用來做科學(xué)計(jì)算和工程計(jì)算。商業(yè)運(yùn)算中我們要使用BigDecimal。

而且我們從源碼的注釋中官方也給出了說明，如下是BigDecimal類的double類型參數(shù)的構(gòu)造器上的一部分注釋說明：

     * The results of this constructor can be somewhat unpredictable.
     * One might assume that writing {@code new BigDecimal(0.1)} in
     * Java creates a {@code BigDecimal} which is exactly equal to
     * 0.1 (an unscaled value of 1, with a scale of 1), but it is
     * actually equal to
     * 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625.
     * This is because 0.1 cannot be represented exactly as a
     * {@code double} (or, for that matter, as a binary fraction of
     * any finite length).  Thus, the value that is being passed
     * in to the constructor is not exactly equal to 0.1,
     * appearances notwithstanding.
       ……
        * When a {@code double} must be used as a source for a
     * {@code BigDecimal}, note that this constructor provides an
     * exact conversion; it does not give the same result as
     * converting the {@code double} to a {@code String} using the
     * {@link Double#toString(double)} method and then using the
     * {@link #BigDecimal(String)} constructor.  To get that result,
     * use the {@code static} {@link #valueOf(double)} method.
     * 
public BigDecimal(double val) {
    this(val,MathContext.UNLIMITED);
}

第一段也說的很清楚它只能計(jì)算的無限接近這個(gè)數(shù)，但是無法精確到這個(gè)數(shù)。第二段則說，如果要想準(zhǔn)確計(jì)算這個(gè)值，那么需要把double類型的參數(shù)轉(zhuǎn)化為String類型的。并且使用BigDecimal(String)這個(gè)構(gòu)造方法進(jìn)行構(gòu)造。去獲取結(jié)果。

正確運(yùn)用BigDecimal

另外，BigDecimal所創(chuàng)建的是對象，我們不能使用傳統(tǒng)的+、-、*、/等算術(shù)運(yùn)算符直接對其對象進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，而必須調(diào)用其相對應(yīng)的方法。方法中的參數(shù)也必須是BigDecimal的對象，由剛才我們所羅列的API也可看出。

在一般開發(fā)過程中，我們數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)都是float和double類型的。在進(jìn)行拿來拿去運(yùn)算的時(shí)候還需要不斷的轉(zhuǎn)化，這樣十分的不方便。這里我寫了一個(gè)工具類：

/**
 * @author: Ji YongGuang.
 * @date: 19:50 2017/12/14.
 */
public class BigDecimalUtil {

    private BigDecimalUtil() {

    }

    public static BigDecimal add(double v1, double v2) {// v1 + v2
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.add(b2);
    }

    public static BigDecimal sub(double v1, double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.subtract(b2);
    }

    public static BigDecimal mul(double v1, double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.multiply(b2);
    }

    public static BigDecimal div(double v1, double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        // 2 = 保留小數(shù)點(diǎn)后兩位   ROUND_HALF_UP = 四舍五入
        return b1.divide(b2, 2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);// 應(yīng)對除不盡的情況
    }
}

該工具類提供了double類型的基本的加減乘除運(yùn)算。直接調(diào)用即可。

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